基于虚拟激励法的飞机滑跑谱响应计算

摘要

在多轮多支柱式的飞机滑跑谱响应的计算中,由于各轮之间的位移激励存在相干性,而现有的仿真软件只能处理单点激励或非相干多点随机激励,因此编制能够计算多种随机载荷形式的谱分析程序来满足工程计算十分必要。
　　 针对滑跑中的多点相干随机激励,文中引入了较新的虚拟激励法以及相干效应模型,编制能够计算多种随机载荷形式的谱分析程序。在程序设计中,以前后处理功能强大,操作方便的商业软件作为数据平台,分别使用传统的完全二次结合法、平方和开平方法以及虚拟激励法三种谱响应计算方法用Fortran90编写主程序,并利用LabVIEW8.5的界面开发平台设计了程序界面仿真系统,增强了程序的操作性和结果数据处理的效率。研究了常规的随机计算方法与虚拟激励法在谱响应计算中的优劣,验证了虚拟激励法是正确的快速的随机算法的结论；自编的滑跑谱响应计算程序仿真系统,与利用Nastran进行谱响应计算相比,更能够有效处理多激励相干情况下的滑跑响应问题,具有计算速度快,操作界面清晰等优点。实验算例表明程序能够处理大型结构的多种随机载荷形式滑跑响应,且速度快,精度高,方便在工程中使用。

目录

文摘

英文文摘

图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 研究现状

1.3 本文研究的方法和内容安排

第二章 随机振动相关理论

2.1 平稳随机过程

2.1.1 平稳随机过程及其统计参数

2.2 线性系统的脉冲响应函数和频率响应函数

2.2.1 单自由度二阶系统的脉冲响应函数

2.2.2 单自由度二阶系统的频率响应函数

2.2.3 脉冲响应函数与频率响应函数之间的转换

2.3 平稳随机响应的常规算法

2.3.1 响应平均值的计算

2.3.2 响应相关矩阵的计算

2.3.3 响应与激励间互关系矩阵的计算

2.3.4 响应与激励间互关系矩阵的计算

2.3.5 协方差矩阵的计算

2.4 本章小结

第三章 虚拟激励法程序实现

3.1 随机振动虚拟激励法

3.1.1 虚拟激励法的基本原理[12]

3.1.2 结构受多点完全相干平稳激励

3.1.3 结构受多点部分相干平稳激励

3.1.4 具有基础激励的响应

3.2 Nastran计算理论

3.2.1 Nastran响应谱的计算理论

3.2.2 基础激励的大质量法

3.2.3 基础激励的大刚度法

3.2.4 频响分析中的模态截断

3.3 Nastran随机仿真

3.3.1 用MSC.Patran软件形成频响分析的.BDF文件

3.3.2 修改MSC.Patran软件形成的频响分析.BDF文件

3.3.3 用MSC.Nastran软件完成随机响应分析

3.4 随机程序关键技术实现

3.4.1 程序流程

3.4.2 稀疏矩阵存储[31][32]

3.4.3线性方程组求解[34][41]

3.5 算例分析

3.6 小结

第四章 跑道功率谱的数值计算

4.1 路面功率谱

4.1.1 平稳高斯过程模拟

4.1.2 功率谱密度的数值计算

4.2 路面不平度及数学模型

4.3 飞机滑跑地面空间变化效应

4.4 小结

第五章 程序仿真系统建立

5.1 引言

5.2 仿真系统说明

5.3 算例仿真

5.3.1 参数控制

5.3.2 读取计算数据

5.3.3 谱计算

5.3.4 计算

5.3.5 显示

5.4 小结

第六章 飞机滑跑谱响应计算

6.1 模型实例说明

6.1.1 模型简介

6.1.2 计算说明

6.2 谱响应结果分析

6.2.1 固有频率

6.2.2 计算耗时

6.2.3 结果比较

6.3 小结

第七章 总结与展望

7.1 本文的主要工作

7.2 后续工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文