[發(fā)明專利]一種多旋翼減震仿真試驗結(jié)合設計方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010050870.5 | 申請日： | 2020-01-17 |
| 公開（公告）號： | CN111222201B | 公開（公告）日： | 2020-10-02 |
| 發(fā)明（設計）人： | 李赫;饒大林;常艷祥;嚴小強 | 申請（專利權(quán)）人： | 中航華東光電深圳有限公司 |
| 主分類號： | G06F30/15 | 分類號： | G06F30/15;G06F30/23;B64F5/00;B64F5/60 |
| 代理公司： | 深圳市深可信專利代理有限公司 44599 | 代理人： | 劉昌剛 |
| 地址： | 518000 廣東省深圳市羅湖區(qū)*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 多旋翼 減震 仿真 試驗 結(jié)合 設計 方法 | ||
本發(fā)明提供一種多旋翼減震仿真試驗結(jié)合設計方法，包括如下步驟：通過有限元軟件進行仿真分析，得到結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的固有頻率、模態(tài)及振型后，即可開展試驗分析；試驗分析部分對樣件在振動臺上進行掃頻振動試驗，得到時域振動數(shù)據(jù)；參考設計標準進行定頻試驗檢驗振動水平是否滿足要求；對試驗時域數(shù)據(jù)進行快速傅里葉變換得到頻域數(shù)據(jù)，在頻域圖中得到較大振幅峰值對應的頻率；再將這些頻率對照仿真分析得到的固有頻率，修正仿真模型提高分析結(jié)果精度；提取合適的模態(tài)振型，對結(jié)構(gòu)進行修改優(yōu)化，迭代上述步驟，最后得到滿足設計要求的振動水平。本發(fā)明通過仿真及試驗并行分析對結(jié)構(gòu)優(yōu)化從而改變結(jié)構(gòu)的剛度及系統(tǒng)固有頻率的方法，達到主動減振的目的。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于無人機領(lǐng)域，尤其涉及一種多旋翼減震仿真試驗結(jié)合設計方法。
背景技術(shù)
現(xiàn)有無人機飛行穩(wěn)定性是主要技術(shù)指標之一，飛行時的振動是重要影響因素，尤其是飛控傳感器安裝面的振動水平對飛機的穩(wěn)定性操作性的影響是非常重要的。多旋翼無人機設計過程中必須要考慮結(jié)構(gòu)振動并不斷進行優(yōu)化迭代。
目前主要以被動隔振方法(如加裝高阻尼橡膠，隔振器等)為主要手段。這種方法簡單易行，但對于整體系統(tǒng)是增重設計，無人機對質(zhì)量控制要求極高，結(jié)構(gòu)設計追求輕量化設計。
因此，通過仿真及試驗并行分析對結(jié)構(gòu)優(yōu)化從而改變結(jié)構(gòu)的剛度及系統(tǒng)固有頻率的方法，達到主動減振的目的，具有很強的現(xiàn)實意義。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種多旋翼減震仿真試驗結(jié)合設計方法，通過仿真及試驗并行分析對結(jié)構(gòu)優(yōu)化從而改變結(jié)構(gòu)的剛度及系統(tǒng)固有頻率的方法，達到主動減振的目的。
為達到上述目的，本發(fā)明主要提供如下技術(shù)方案：
一種多旋翼減震仿真試驗結(jié)合設計方法，包括如下步驟：
S1、通過有限元軟件進行仿真分析，得到機體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的固有頻率、模態(tài)及振型后，即可開展試驗分析；
S2、試驗分析時，對樣件在振動臺上進行掃頻振動試驗，得到時域振動數(shù)據(jù)；
S3、參考發(fā)動機、旋翼系統(tǒng)工作頻率，進行定頻試驗，檢驗振動水平；
S4、對S2中試驗分析得到的時域振動數(shù)據(jù)進行快速傅里葉變換，得到頻域數(shù)據(jù)，在頻域圖中得到典型共振增幅頻率波段峰值對應的頻率，即在頻域圖中通過峰值獲取掃頻區(qū)間內(nèi)模態(tài)及對應固有頻率；
S5、再將S4中得到的頻率對照S1中仿真分析得到的固有頻率，修正仿真模型，從而提高分析結(jié)果精度；
S6、對接近設計工作頻率的固有頻率對應的模態(tài)振型進行提取，參考相應振型對結(jié)構(gòu)進行修改優(yōu)化，重復上述步驟S1-S5，最后得到滿足設計要求的振動水平。
進一步地，步驟S1中得到機體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的固有頻率的具體步驟為：
機體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)固有頻率的有限元分析中機體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)應變能為
式中，E為材料彈性模量；εij為應變張量，εkl為應變張量，dV為微分體積；
機體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動能為
式中，為速度向量，ρ為密度；
離散化為有限元模型，構(gòu)成一個多自由度的機體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，無阻尼機體矩陣方程為
式中，M為機體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的質(zhì)量矩陣；K為機體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的剛度矩陣；為機體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的位移列陣；F為作用在機體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)上的激振力列陣；
無阻尼情況下，在沒有任何外界的激勵作用時，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)產(chǎn)生的固有振動由下列方程給出
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