飞机结构的动强度问题研究

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1、飞机结构的动强度问题研究摘要：随着飞机的应用频率越来越高，对于飞机结构的研究成为相关人士关注重要课题。本文是笔者结合自身多年工作经验，探究在设计飞机结构之中的各种动强度问题，为相关人士提供参考的理论依据。关键词：动强度；飞机结构；问题中图分类号：V215.2文献标识码：A文章编号:1674-7712(2014)04-0000-02一、刖S2011年10月，成都某航班在快达到双流机场时因天气原因改道重庆迫降，不能够在规定时间内完成这次航飞任务。事实上，飞机在飞行中会受到各种因素的影响，必定会影响到正常飞行。而且从许多飞机事故及故障中发现，很多都是因为冲击、振动原因造

2、成的，所以在设计中必须要高度重视结构动强度带来的问题。二、动强度所设计到的内容按照传统研制中可知，在飞机结构上要高度重视动强度的问题，总体来看，设计动强度所涉及的内容主要有：其一是设计飞机时就要依据动强度所提要求，从而确定好怎样对结构进行布局以及构型，而且要优选出设计中所涉及到的参数，大多数应用到了结构动力学。其二刚开始设计之时就要按照动强度所提要求，优选出刚度、质量以及阻尼较好的措施，这样才能够有效控制振动，事实上飞机结构设计时动强度主要要满足以下相关要求。(1)防止出现有害共振，必须要控制结构所产生振动频率，从而实现预期所得固有频率，依据所提出固有频率而得出基

3、本要求，例如在设计航炮的支持结构上固有频率，就必须要考虑到发射的频率以及倍频。(2)防止出现过度振动，必须要减小振动的应力；这就需要控制好结构所产生动强度响应，必须要满足设计动强度响应要求，例如对一些重要设备安装时确定位置，就一定要控制振幅到一定量值下面。(3)必须要满足动稳定性的要求，要确保飞机在稳定的边界范围中工作，例如要确保气动弹性的稳定。三、设计动强度的方法对于飞机结构的静强度设计上大部分是和材料的性能以及工艺性能，在动强度上涉及到的主要因素主要是阻尼、刚度、附加子系统以及惯性等等，在设计飞机结构动强度上，特别是结构主要为动载荷，必须要运用动力学思想与方法

4、对载荷形式与类型进行分析,满足这个要求后就要对动力学的特性进行分析，例如动响应以及固有频率情况，之后运用振动控制来设计与调整结构动强度，通过这些措施来确保飞机结构所必须具备的动强度，这样才能够满足应用要求，其设计的流程及设计位置如下图所示。在设计飞机结构动强度必须要应用振动控制学与结构动力学。在这两门学科基础上提出合理的设计思路与方法。（一）结构动力学。动力学上主要包含了结构的动力学分析、灵敏度分析以及最优化几个方面，其中的结构动力学主要包含了三个步骤，其一就是要构建岀有限元模型，必须要在实际飞机的结构构型上进行分析，构建出初始有限元模型，一般做法就是要分析静强度

5、，分析好之后就需要结合实况做一定修改，为动力学分析打基础。其二振动特征，其反应的结构所产生动力学特征，主要是针对动强度所设计，就是会直接或者是间接的对结构振动特性做适当改变。其三动力的响应分析，要设计好动强度，还要分析飞机结构加速度、位移以及应力等各种响应，依据不同外界激励，还必须要对结构中各类动响应进行计算，减少结构振动水平，增强结构动强度。分析灵敏度，对于结构的动力学而言，灵敏度是重要内容之一，所谓灵敏度就是结构发生振动所体现岀的特性与动力响应，因为变更结构参数必定会影响到变化程度，就会影响到设计结构的动力学的目标，必定会对选择设计给予一定指导措施。这些结构参

6、数主要包含了结构刚度、阻尼及惯性参数，同时还包含了附加子系统各种参数，分析结构的灵敏度主要内容就是特征灵敏度，其分析方法主要有摄动法与导数法等等，主要包含了三种情况：其一是孤立模态情况；其二强度问题，高度重视特征值的情况；其三耦合模态的情况。其中最优化的方法，就是要依据所设计的指标来选定目标函数，比如固有振型或者动响应、固有频率，同时要构建出目标函数；在设计之时必定会受到许多环境条件所限，这样按此能够确保设计具备合理性、可靠性以及可实现性，就转为非线性的规划问题，从而确定出结构参数组合方案，确保动力学的性能和目标值最靠近，实现优化目标；最常见方法就是频响优化与多频

7、优化。（二）控制振动设计。对于飞机结构的振动控制主要划分成了被动控制与主动控制，而主动控制还被称为有源控制，本文就对控制这两种振动做分析。在工程之中比较常见控制振动设计比较多，主要有隔振、减振、吸振以及缓冲设计，也就是在主系统上进行相应减振、隔振以及缓冲各种子系统，达到有效控制主系统所产生振动或者运转时因冲击所耗散、传递以及转移振动的能量。分析时从能量转换角度去看，减振也就是将各个子系统所产牛阻尼通过合理措施耗散，从而分散振动的能量。其二就是要降低系统振动，隔振就是对隔振的子系统进行控制，防止传递振动能量，这样有效减小了系统振动；所谓缓冲就是降低缓冲的子系统所传递

8、的冲击能量