Просмотр сведений о научной статье
Обложка номера
Заголовок
Вопросы коррекции расчетных моделей летательных аппаратов по результатам экспериментального модального анализаАвторы
1,2П.А. Лакиза, 1,2Д.А. Красноруцкий, 1,2В.А. Бернс, 1,2Е.П. Жуков, 1,2А.В. ШкодаОрганизации
1Сибирский научно-исследовательский институт авиации им. С. А. Чаплыгинаг. Новосибирск, Российская Федерация
2 ПАО «Объединённая авиастроительная корпорация «Опытно-конструкторское бюро Сухого»
г. Москва, Российская Федерация
Аннотация
Излагается решение вопросов, возникающих при коррекции расчетных динамических моделей летательных аппаратов по результатам испытаний. К ним относится выбор методики модальных испытаний на основе анализа соотношений между вынужденными монофазными и собственными колебаниями. По результатам испытаний можно установить диссипативные свойства конструкций. Отмечено, что погрешности экспериментального определения собственных частот колебаний значительно ниже погрешностей в оценках обобщенных масс и коэффициентов демпфирования. Представлен метод коррекции параметров упругости конечно-элементных моделей летательных аппаратов. Матрица масс считается определенной точно. Целевой функцией является взвешенная сумма квадратов разностей между экспериментальными и расчетными собственными частотами. Для минимизации целевой функции используется итерационный процесс. Проведены исследования чувствительности коррекции к погрешностям в результатах модального анализа. Предложена методика моделирования диссипативных свойств конструкций по результатам испытаний. Для всех исследуемых тонов колебаний определяются обобщенные коэффициенты демпфирования, величины которых назначаются целевыми. Эти коэффициенты образуют диагональную матрицу демпфирования в главных координатах. Для построения матрицы демпфирования в физической системе координат использована модель рэлеевского демпфирования. Проведена коррекция расчетной модели консоли крыла самолета и самолета типа «летающее крыло».Ключевые слова
расчетные модели летательных аппаратов, экспериментальный модальный анализ, коррекция конечно-элементных моделей, моделирование диссипативных свойств, летающее крылоСписок литературы
[1] Карклэ П. Г., Смыслов В. И. Модальные испытания летательных аппаратов и воспроизведение силовых воздействий. Москва: Техносфера, 2017. 156 с.
[2] Межин В. С., Обухов В. В. Практика применения модальных испытаний для целей верификации конечно-элементных моделей конструкции изделий ракетно–космической техники // Космическая техника и технологии. 2014. № 1 (4). С. 86–91.
[3] О современных методиках наземных испытаний самолетов в аэроупругости / П. Г. Карклэ, В. А. Малютин, О. С. Мамедов, В. Н. Поповский, А. В. Смотров, В. И. Смыслов // Труды ЦАГИ им. проф. Н. Е. Жуковского. 2012. № 2708. 34 с.
[4] Dat R. Essais de vibration d?une structure comportaut du frottement sec / R. Dat, R. Tretout, M. Lafont // La Recherche Aerospatiale. 1975. № 3. рр. 169–174.
[5] Смыслов В. И. Некоторые вопросы методики многоточечного возбуждения при экспериментальном исследовании колебаний упругих конструкций // Ученые записки ЦАГИ. 1972. Т. 3, № 5. С. 110–118.
[6] Хейлен В., Ламменс С., Сас П. Модальный анализ: теория и испытания. Москва: Новатест, 2010. 319 с.
[7] Бернс В. А. Модальная идентификация динамических систем на основе монофазных колебаний // Научный вестник НГТУ. 2010. № 3 (40). С. 99–109.
[8] Practical aspects of shaker measurements for modal testing / M. A. Peres, R. W. Bono, D. L. Brown // Proceedings of ISMA 2010 International Conference on Noise and Vibration Engineering including USD 2010. Leuven, Belgium, 2010. рр. 2539–2550.
[9] Advanced GVT testing of the Gulfstream G650 / R. Brillhart, K. Napolitano, L. Morgan, R. LeBlanc // Sound and Vibration. 2011. № 8. рр. 6–9.
[10] Mottershead J. E. The sensitivity method in finite element model up–dating: A tutorial / J. E. Mottershead, M. Link, M. I. Friswell // Mechanical Systems and Signal Processing. 2011. Vol. 25. рр. 2275–2296.
[11] Sensitivity–based finite element model updating with natural frequencies and zero frequencies for damped beam structures / C. H. Min, S. Hong, S. Y. Park, D. C. Park // International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering. 2014. Vol. 6 (4). рр. 904–921.
[12] Hernandez E. M. Iterative finite element model updating in the time domain / E. M. Hernandez, D. Bernal // Mechanical Systems and Signal Processing. 2013. Vol. 34. рр. 39–46.
[13] Chen L. Structural dynamic model updating based on multi–level weight coefficients / L. Chen, Y. Guo, L. Li // Applied Mathematical Modelling. 2019. Vol. 71. рр. 700–711.
[14] Бернс В. А. Оценка точности определения характеристик собственных тонов при наличии случайных ошибок в экспериментальных данных // Вестник СибГАУ. 2010. № 5 (31). С. 208–212.
[15] Бернс В. А. Погрешности определения характеристик собственных тонов при близких собственных частотах // Контроль. Диагностика. 2011. № 3 (153). С. 12–16.
[16] Влияние системы упругого вывешивания на точность результатов модальных испытаний летательных аппаратов / В. А. Бернс, А. В. Долгополов, Е. П. Жуков, Д. А. Маринин // Вестник СГАУ им. С. П. Королева. 2016. Т. 15, № 1. С. 18–27.
[17] Метод коррекции конечно-элементных моделей динамических систем / Д. А. Красноруцкий, П. А. Лакиза, В. А. Бернс, Е. П. Жуков // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2021. № 3. С. 84–95. DOI: 10.15593/perm.mech/ 2021.3.08.
[18] Лакиза П. А. Коррекция расчетных моделей летательных аппаратов по результатам модальных испытаний: дисс. … канд. техн. наук: 2.5.14. Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, 2023. 162 с.
Цитирование данной статьи
Лакиза П.А., Красноруцкий Д.А., Бернс В.А., Жуков Е.П., Шкода А.В. Вопросы коррекции расчетных моделей летательных аппаратов по результатам экспериментального модального анализа // Космические аппараты и технологии. 2025. Т. 9. № 2. С. 87-100. doi: 10.26732/j.st.2025.2.04
Данная статья лицензирована по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.