轻质点阵夹芯板结构颤振分析与振动控制研究

【作者】 柴玉阳； 宋智广； 李凤明；

【机构】 哈尔滨工业大学航天学院； 哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院；

【摘要】 点阵结构是一种比强度高,比刚度大的新型轻质结构。它具有优越的静力学和动力学特性,因此其在飞行器结构中有着广泛的应用前景。此外,飞行器中的壁板结构会和隔热防护层等弹性介质连接到一起相互作用。因此,研究弹性基础上点阵夹芯板的颤振与振动特性具有重大的意义。本文首先对弹性基础上点阵夹芯板结构进行超音速气动弹性及热屈曲特性分析。在结构建模中,点阵夹芯板的上下面板假设为薄板,采用Kirchhoff板模型模拟。对于芯子,只考虑其剪切变形。气动力由超音速活塞理论来模拟。利用Hamilton原理和假设模态法建立结构运动方程。本文提出一种利用弹性基础来抑制点阵夹芯板结构热屈曲的方法。即在系统固有频率不变的情况下,通过调节弹性基础参数,使结构的热屈曲完全消除。同时分析了弹性基础及点阵夹芯板的几何参数对其气动热弹性特性的影响。之后考虑几何非线性效应,研究了结构分岔及混沌特性。分析了结构的几何参数、气动压力及温度对结构进入混沌路径的影响。通过分析结构的响应、相图、庞加莱截面以及快速傅里叶变换频谱确定结构的周期、倍周期以及混沌运动。最后利用压电材料,基于速度反馈及H_∞控制算法,对点阵夹芯板结构的非线性振动进行控制。数值计算表明,H_∞控制算法能够更加有效的抑制结构的非线性振动,且控制系统具有鲁棒稳定性。更多还原