恭喜大连理工大学周孟德获国家专利权
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龙图腾网恭喜大连理工大学申请的专利一种基于振动控制方程的风洞实验振动解析方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119756768B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-16发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510258696.6,技术领域涉及:G01M9/06;该发明授权一种基于振动控制方程的风洞实验振动解析方法是由周孟德;胡宸恺;任宇航;程习康;赵麒;朱彬恺;刘巍设计研发完成,并于2025-03-06向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于振动控制方程的风洞实验振动解析方法在说明书摘要公布了:本发明属于飞行器模型支撑系统抖振检测技术领域,公开一种基于振动控制方程的风洞实验振动解析方法。根据弹性体理论,将工程模型简化为非均匀截面梁,约束条件为一端固接,另一端附着质量块,且表面分布非均匀动态激励载荷的形式,根据达朗贝尔原理列出微单元的振动控制方程;根据欧拉‑伯努利理论,构建弹性体弯矩与挠度的关系方程;得到系统振动微分方程,根据方程性质确定所需测量点数量并对方程进行求解,以得到系统的振动解析模型,进一步分析振动系统局部部位间振动关系。本发明提出的基于振动控制方程的风洞实验振动解析方法,为风洞实验的振动控制、振动解耦、振动测试等工程应用场景打下了理论基础,是一种简单高效的解析计算方法。
本发明授权一种基于振动控制方程的风洞实验振动解析方法在权利要求书中公布了:1.一种基于振动控制方程的风洞实验振动解析方法,其特征在于,具体步骤如下:第一步、简化待测模型并构建微分振动控制方程;在实际工况中,系统由支撑杆与待测模型构成,利用支撑杆固定待测模型的支撑方法,支撑杆的一端固接,另一端连接待测模型,切向存在非均匀不连续动态载荷的加载;建立三维空间直角坐标系,设定坐标原点位于支撑杆固定端对应横截面所在的平面,x轴方向与支撑杆轴线方向平行,正方向指向待测模型,取原点位置为支撑杆固定端截面形心;由支撑杆的三维几何图形关于x轴旋转对称,得出y轴与z轴的方向基于x轴的方位任意选取;基于支撑杆质量分布均匀且具有旋转对称性,将其等效为均匀弹性体,物性符合弹性力学的假设;待测模型的尺度与支撑杆相比,为一小量,故将待测模型等效为附着在支撑杆一端的质量块;基于振动可做叠加运算,只需分析一个垂直于x轴的坐标分量即可描述系统在三维空间中的振动;选取x,y平面上原始坐标系的微元dx,该微元所对应的支撑杆单元的惯性力表示为: 式中:ux,t为支撑杆单元在y轴方向上的位移,ρ为支撑杆密度,为偏微分算符,Sx为支撑杆横截面积关于x的函数;基于支撑杆的横向振动对系统的稳定性及安全性影响较大,故只考虑横向的动力学方程,根据达朗贝尔原理,得到: 式中:dF为切向力微元,fx,t为切向非均匀不连续动态载荷;根据力矩平衡方程,得到:dM-Fdx=03式中:dM为弯矩微元;F为切向力;对切向力F与弯矩M进行变分运算,得到: 将式4、5两式代入式2、3并联立得: 式中:Mx,t为弯矩函数;至此,微分振动控制方程建立完毕;第二步、构建弹性体弯矩与挠度的关系方程;根据欧拉-伯努利理论,弹性体弯矩与挠度的关系表示为: 式中:E为杨氏模量,Ix为横截面惯性矩;至此,弹性体弯矩与挠度的关系方程构建完毕;第三步、得到系统振动微分方程,评估测点;将式7代入式6,得到: 将方程展开并化简,得: 式中:gx为Ix对x的二阶导数;式9为系统的振动微分方程,需要2个初始条件与4个边界条件;边界条件取t=0时刻的位移与速度,设定系统初态不发生振动,则有边界条件:ux,t=0=u0x10 式中:u0x为支撑杆边缘的轨迹方程;对于4个边界条件,支撑杆一端的固定约束贡献两个边界条件,分别为:ux=0,t=012 对于另外两个边界条件,考虑支撑杆附着等效质量块的端点,若忽略待测模型处的阻尼以及等效刚度,则边界条件为: 式中:x0为支撑杆与待测模型接触点处坐标;若不考虑待测模型提供的阻尼以及等效刚度,则四个边界条件是唯一确定的,在发生微小振动的情况下理论上拟合效果更好;当振动幅度较大的情况下,待测模型提供的阻尼和等效刚度不可忽略,此时边界条件变为: 式中:c为阻尼系数,k为等效刚度,均为未知待测量;至此,基于振动控制方程的风洞实验振动解析计算完毕。
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