气动环境下点阵夹芯梁镍钛合金钢丝绳非线性减振

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点阵夹芯结构作为一种性能优良的承载结构在航空技术领域中应用广泛,具有高比刚度、高比强度以及出色的质量效率。但在较大的气动力、弹性力、惯性力和温度载荷的耦合作用下结构会产生不可忽略的横向振动,这对于结构的可靠性与安全性极为不利。本文研究了一种新型的镍钛合金钢丝绳(NiTi-ST)减振器来对气动环境中的点阵夹芯梁结构进行振动控制,这种减振器具有突出的非线性与迟滞效应。首先,引入经典描述迟滞恢复力的Bouc-Wen模型微分方程,通过恢复力曲面法对NiTi-ST进行多项式拟合结果的参数识别。NiTi-ST安装在点阵夹芯梁的中间上表面,耦合模型的运动微分方程通过哈密顿原理与假设模态法进行建立,根据冯卡门大挠度理论引入结构应变-位移关系,气动活塞理论用于描述非定常气动压力。通过龙格库塔算法对系统进行了数值求解,分析了系统能量的耗散效果,采用标准特征值方法分析了NiTi-ST对结构的颤振控制。数值结果表明,识别的NiTi-ST多项式结果与Bouc-Wen模型具有良好的一致性,使用NiTi-ST能够有效控制不同飞行环境与不同温度变化下的振幅,将结构的大部分能量耗散掉,同时能够对颤振行为进行控制,尤其是在颤振点处的效果最为明显。然后考虑了热效应的影响,结果表明,温度升高会导致点阵夹芯结构固有频率下降,极限环运动的幅值增大,使用NiTi-ST可以显著抑制气动热环境中点阵夹芯梁的过度振动,改善颤振后的极限环运动。本文的研究为气动环境下点阵夹芯结构的振动控制提供一种新的方法。
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