大型空间刚柔耦合组合体的动力学建模

根据大型刚柔耦合空间组合体的结构特点 ,研究带挠性附件的空间结构的建模方法。文中组合体看成为在中心体上连接若干柔性附件 ,附件铰接于中心体 ,它相对于中心体运动。作者根据Lagrange方法建立了大型刚柔耦合空间组合体的动力学方程。

作大范围运动的平面柔性梁的有限元动力学建模

文中在精确描述柔性梁非线性变形的基础上,利用有限元方法对梁结构进行离散,然后针对具有大范围运动的平面柔性梁结构利用Lagrange方程建立系统的精确动力学方程。该方程在原有一次耦合模型的基础上,增加了新的表征纵向、横向、侧向弯曲变形,以及扭转变形的耦合项。所得方程可用于研究非惯性系下的结构动力学问题,也可用于大范围运动为未知的刚柔耦合问题。

月球探测器直接软着陆最优轨道设计

研究月球探测器直接软着陆最优轨道的设计问题。首先根据探测器直接软着陆的特点,提出了有限推力最省燃料的最优轨道设计问题;然后利用有限推力月面软着陆的最优推力控制方向的计算公式,研究了边值条件和计算方法;最后通过直接软着陆最优轨道的算例及结果分析,发现开始制动高度越低越省能量;推力方向可变时比不可变时节省能量;推力大小可变相当于采用了多级制动,对安全定点着陆非常有利。

非惯性坐标系下柔性梁的动力学分析与压缩建模

文章针对大范围运动已知的空间柔性梁结构建立其动力学方程。通过研究与分析,提出了文中精确模型,各项矩阵较原有一次耦合模型新增了2类耦合项:即变形耦合项和基点速度和角速度耦合项。通过仿真计算,比较其动力学特性与零次、一次耦合模型的差异,确定各种耦合项的作用,并进行了定性分析。最后研究了复杂系统的压缩建模问题,为工程实际和今后的研究奠定了理论基础。

低高度环月卫星轨道摄动分析和计算

研究了各种摄动因素对低月球卫星轨道的影响,通过建立环月轨道的计算模型,编制了相应的计算程序;分析了各种状态下低高度月球卫星圆轨道的摄动情况,并对极圆轨道月球卫星的摄动情况进行研究。通过算例及求解结果分析,验证了文中方法的可行性和正确性。该方法对于我国探月工程的轨道设计和计算具有重要的理论意义和参考价值。

大型空间柔性梁的有限元动力学建模方法研究

在精确描述柔性梁变形的基础上,针对具有大范围运动的大型空间柔性结构的动力学建模方法进行了研究。首先利用有限元方法对空间柔性梁结构进行离散,导出其动能、势能及广义力,然后采用Lagrange方程建立系统的精确动力学方程。该方程包含各个方向的变形、变形运动与大范围运动的相互耦合项。

裂纹转子的振动响应研究

本文研究了裂纹转子的振动响应。文章首先通过应力强度因子积分得到含裂纹轴单元的刚度矩阵；建立了裂纹转子的运动微分方程。进而研究了裂纹转子的振动响应，得出了裂纹转子的振动响应随裂纹位置和深度的变化关系。为工程上早期诊断微小裂纹提供了理论根据。

裂纹转子不平衡响应的有限元分析

首先由应力强度因子积分得到含裂纹轴段单元体的刚度矩阵，继而建立了含裂纹转子系统的运动微分方程。通过数值计算得到含裂纹转子系统的振动特性随裂纹的开闭、随裂纹的位置及深度间的变化关系。选定对裂纹比较敏感、又能反映结构动力特性的不平衡响应轨道（轴心轨迹）作为诊断裂纹的依据，编制了不平衡响应计算和动力分析程序。仿真试验结果表明，本文的裂纹诊断的有限元分析方法是可行的，具有较高的精度。

含裂纹转子的振动特性计算用于裂纹在线检测的研究

本文研究含裂纹转子的振动特性。文章首先根据裂纹结构的应力强度因子，得到含裂纹单元体的刚度矩阵，进而得到裂纹转子的整体刚度矩阵和质量矩阵，列写出裂纹转子的运动微分方程，导出裂纹引起转子系统刚度变化与系统振动特性参数变化间的关系，从而可由实时在线测得的振动参数判断裂纹的位置。通过对模拟转子的计算和实测，表明本文提出的方法是一种可用于大型旋转机械转子轴裂纹在线检测的极为有效的方法．

含裂纹转子振动响应的理论与实验研究

根据裂纹转子系统的结构特点和运动特征，由Ｌａｇｒａｎｇｅ方程建立起裂纹转子各典型单元的运动微分方程，得到转子系统的总质量矩阵、总刚度矩阵和总阻尼矩阵；并编制了大型的的振动响应计算和动力分析程序；通过实验验证了该计算和分析方法的正确性。本文方法为工程实际应用提供了一新的途径。

刚性转子—挤压油膜阻尼器支承系统不平衡呼应计算的轨道参数法

本文用轨道参数法计算装有挤压油膜阻尼器的刚性转子的称态不平衡响应，分析了不同的油膜阻尼器设计参数对转子系统不平衡响应的影响。文章首先根据转子系统无量纲形式的运动微分方程及最小二乘原理构造一关于转子系统轨道参数的泛函；然后以此泛函作为目标函数，按目标函数取极小值的条件，导出一组求解转子系统集团椭圆响应的非线性代数方程组，从在而求得轴颈中心的椭圆进动轨道。并与Runge-Kutta数值积分法的计算结果进行了比较，二者相当吻合，但轨道参数法大大节省计算机时。

转子-非线性支承系统振动响应的优化计算

本文用一种新的优化方案计算装有非线性弹性支承—挤压油膜阻尼器的转子系统的振动响应。首先根据转子系统的结构特点，建立其无量纲形式的非线性运动微分方程；然后由微分方程构造一控制目标函数；最后对此目标函数进行优化计算。

大型刚-柔耦合动力学系统建模中柔性梁的非线性变形研究

在一次耦合模型变形模式的基础上,根据大型刚-柔耦合动力学系统中柔性梁的结构特点,从连续介质力学原理出发,在柔性梁的纵向变形中计及了变形的二次耦合项;在空间柔性梁的3个方向变形中均考虑了变形的相互耦合作用及轴向扭转效应,得出了描述柔性体变形的较为精确的几何非线性变形模式。从变形位移-应变关系出发,对一次耦合模型和文中模型的剪应变进行了分析,在相同的简化下,对平面柔性梁,采用文中模型得出的剪应变为零;对空间柔性梁,采用文中模型得出的剪应变值小于一次耦合模型,从而说明采用文中模型更有理由忽略剪切效应,符合细长梁的建模理论。

深空探测器飞行动力学计算与参数优化分析

根据航天(宇航)动力学理论,建立了深空探测器在空间复杂力场作用下的动力学方程;编制了探测器与空间各星体间相对位置和相对运动的管理软件;对空间各星体的引力进行了实时分析与计算;并以土星探测器为例,研究了其飞行参数的优化设计以及飞行轨道的计算机仿真。仿真结果与国外某土星探测器的飞行轨道及飞行时间基本吻合,从而证明所建立的计算模型是正确的,数值计算方法和程序是可行的。

转子－非线性弹性支承系统轴心轨迹的优化计算

研究高速转子在非线性弹性支承－挤压油膜阻尼器中的轴心轨迹计算问题。文中首先根据转子系统无量纲形式的运动微分方程构造一控制目标函数，然后综合最速下降法和牛顿选代法各自的优点，提出一种新的计算非线性转子系统轴心轨迹的优化方案，并用此优化方案计算了一转子系统在给定参数下的轴心轨迹．所得轴颈中心椭圆进动轨道与用Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ数值积分法及轨道参数法的计算结果进行了比较，三者结论相当吻合，但本文的优化计算方案大大节省计算机时．文中还描绘出不同阻尼器设计参数时的转子系统轴心轨迹曲线，为合理选用挤压油膜阻尼器系统参数提供了参考．

刚性转子-挤压油膜阻尼器支承系统的不平衡响应

1 前言航空发动机由于转子不平衡引起的振动是发动机强度设计中的重要课题.为了抑制振动,近年来在转子的支承上采用了同心型或非同心型挤压油膜阻尼器,它的良好效果已为理论和实验研究所证实.但是,由于挤压油膜力的高度非线性,致使有关转子-挤压油膜阻尼器系统的许多问题仍得不到深入的研究.例如,对这个高度非线性系统进行响应分析就是多年来一直困惑工程技术人员的难题.文献[1-3]用直接积分法求系统的偏置协调响应,因而需要大量的计算机时;文献[4]考察了刚性转子的稳态不平衡响应,但这时轴颈中心进动轨道为定心圆,对于偏置椭圆轨道没有研究.鉴于以上问题。

航天飞行器轨道动力学与控制

空间探索飞行器的轨道设计与控制是保证飞行器顺利完成探索任务的关键问题之一。本文用矢量法、极坐标法、直角坐标法导出航天飞行器的轨道方程，研究了飞行器的飞行轨道随初始条件的变化关系，为高、深空间探索奠定了理论基础。

转子-SFDB系统临界转速及稳定性的一种迭代解法

本文研究装有挤压油膜阻尼器(SFDB)的转子-轴承-支承系统的临界转速计算及运动稳定性分析,探讨了不同的油膜阻尼器设计参数对转子系统临界转速及运动稳定性的影响。文章首先建立起考虑各种因素在内的转子系统的运动微分方程;然后通过复数运算,找出转子系统通过此非线性支承时的传递矩阵;进而用一种新的迭代方法计算转子系统的临界转速及稳定性边界。通过对以上振动特性进行分析,找到挤压油膜轴承-转子系统获得最佳设计时的参数范围。

微振动对空间实验室微重力环境的影响研究

针对大型刚柔组合体空间结构(空间实验室)的特点,建立系统的动力学方程,并对机柜内设备、太阳阵的转动、宇航员活动产生的激扰力进行了简化。利用计算机建立组合体的简化模型,对空间组合体在各种微振动激扰下的加速度响应进行了仿真研究,并将这些仿真结果用于空间实验室微重力环境的预测。

修正的Craig-Bampton方法在多体系统动力学建模中的应用

针对空间实验室、柔性机械臂等柔性多体系统 ,借助结构动力学中的Craig -Bampton模态综合方法 ,对其进行修改并用于描述弹性变形 ,将模态综合方法和多体系统建模常用的混合坐标法相结合 ,以适合刚体运动与弹性运动的耦合 ,更好地反映了系统的动力学特性。结合ADAMS、ANSYS软件 ,可充分利用该方法对柔性多体系统进行计算机仿真分析 ,进而进行优化设计等。