基于非线性接触刚度的铰接/锁紧结构动力学建模方法

任浩源 王毅 王亮 周剑波 常汉江 蔡毅鹏 王乐 雷豹

基于非线性接触刚度的铰接/锁紧结构动力学建模方法

任浩源 王毅 王亮 周剑波 常汉江 蔡毅鹏 王乐 雷豹

（中国运载火箭技术研究院，北京，100076）

基于位移矢量方程和非线性有限元，建立了可折叠翼面局部铰接锁紧结构连接刚度求解方法，并开展翼面整体静力/振动特性的理论研究和试验验证。首先，构建了考虑可折叠翼面柔性变形和配合间隙影响的位移矢量方程；然后，对折叠翼面局部铰接结构进行静力学分析，并基于粒子群优化方法对位移矢量方程中的转动矩阵和平移矢量进行求解，获得不同载荷下铰接锁紧结构的非线性刚度；最后，将局部结构刚度值带入整体翼面结构的板-弹簧模型中，并开展静力学分析和模态分析，研究表明理论预示结果与试验结果具有较好的一致性，验证了刚度计算方法的精度和可用性。本文提出的方法对可折叠翼面锁紧结构优化设计、翼面结构动力学分析预示等均具有一定的参考性。

可折叠翼；连接刚度；静力分析；模态分析

0 引言

近年来助推滑翔型高速飞行器得到了快速发展，由于其追求超远飞行距离，故需采用高升阻比气动外形和大翼/舵面的布局形式。然而飞行器受到发射平台尺寸的约束，需要在发射前将翼/舵面折叠，发射后再择机展开[1-2]。可折叠翼的铰接/锁紧结构内部存在间隙，呈现典型的非线性力学特性，并显著影响整体翼面的结构动力学特性，因此折叠翼结构动力学分析研究在新型高速飞行器研制中将发挥越来越重要的作用。……