Chap1 绪论 ¶
课程目的与内容 ¶
目的 ¶
系统、输入、输出
凡是能产生振动的研究对象统称为结构动力系统，简称系统；对于引起系统振动的动载荷，例如外加的动态力或位移、初始干扰等统称为激励或输入；系统在输入下产生的效果称为系统的动态响应，简称响应，也称为输出
飞行器结构所具有的固有的动力学特性只与系统的固有质量和刚度特性有关，而与振动的初始条件无关，称之为系统的固有特性或振动固有特性；飞行器结构的动态特性中最基本的两个就是自由振动特性和强迫振动特性，前者反映系统的固有特性，后者还与外激励有关
课程目的
研究飞行器结构的振动特性和响应的分析方法与特点，以保证飞行器结构安全可靠、性能适当和具有足够的使用寿命
内容 ¶
研究内容
- 第一类问题：已知动力系统和动载荷求系统的响应，称为响应预测或振动分析
- 第二类问题：已知动力系统和系统的响应反求系统的输入，称为载荷辨识或动环境预示
- 第三类问题：在动载荷与系统响应均已知的情况下 , 确定系统的动力学参数或模型，称为参数辨识或系统辨识
问题 ¶
飞行器的典型动力学问题
- 发动机的振动和冲击：涡轮发动机、喷管
- 气动弹性问题：颤振
- 起落架的冲击
- 鸟撞、冰雹撞击
柔性充气囊体
柔性充气囊体可视为一个锥壳组合结构花华，可由解析模型、半解析（传递函数法、波动法
传递函数法 : 每一壳元的状态向量可用其传递矩阵完全表示，从而使壳体两端支承处的状态向量有一个简单关系，具有精度高、计算成本低的优点
特殊问题
- 火箭、导弹虽然基本上近似一个一维梁系统，但它们往往存在着级间连接与数目较多的分离面 ( 接头 ), 这使得结构的刚度分布、阻尼分布发生变化，给固有特性的精确分析带来困难
- 大型液体燃料火箭广泛存在着液体晃动问题，它对固有特性有不可忽视的影响
- 人造卫星经常采用自旋稳定方案，并安装有柔度很大的附件，如太阳能帆板、天线等，构成具有转动的刚体及柔性体的复合结构，使它的固有特性分析更加复杂化
结构动力学问题主要方面
- 外激励的分析与确定
- 结构振动固有特性分析
- 结构动态响应计算
- 气动弹性分析
基本问题：振动设计问题、动环境预测问题、系统识别问题、动力响应分析问题
结构动力问题的基本特点 ¶
结构动力问题的基本特点：包含时间变量、存在惯性力
基本研究方法与分析模型 ¶
力学模型可分为连续系统（或称分布参数系统）与离散系统（或称集中参数系统）
构成结构动力学模型，除外激励外，还必须包括质量、弹性、阻尼
振动的分类 ¶
振动过程是指振动位移、速度、加速度、力和应变等机械量随时间的变化历程。对振动过程，按不同的标准有多种分类方法
振动分类
- 根据振动系统的自由度数目：单自由度系统的振动、多自由度系统的振动、连续体振动
- 根据振动的输入特性或控制方式：自由振动、强迫振动、自激振动、参数振动
- 根据振动的输出性质：确定性振动、随机振动
- 根据系统振动的运动规律：周期振动、非周期振动、随机振动
- 根据描述系统的振动微分方程或结构动力系统结构参数的特性：线性振动、非线性振动
简谐振动与谐波分析 ¶
当某一机械量 \(x\) 随时间 \(t\) 按正弦或余弦规律变化时，称之为简谐振动过程
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