MATLAB起落架惯容器的非线性响应特性研究
摘要：惯容器是一种双节点单元的机械元件，它两个节点的力与其相对加速度成正比。基于线性化的研究过去曾应用于轻型民用飞机起落架的研究中，目的是为了提高起落架的摆振抗性。因此，目前的研究确定了非线性对于这种振动中飞机起落架模型的性能影响。为了研究这个模型的相关性能，我们将测试多种不同的参数。考虑到阻尼器的线性，软性和硬性三种刚度特性，该模型通过Simulink模拟进行分析，并对该效应和线性化模型的良好性进行了总结。
关键词:非线性;惰性;飞机起落架;振动特性
Abstract：An inerter is a recently proposed two-node element in which the force across the two nodes is proportional to their relative acceleration. Studies based on linearization have previously been conducted on the application of inerters to landing gear for light civil aircraft to improve the resistance of such gear to shimmy vibration. Thus, the current research determines the effect of nonlinearities on the performance of the proposed model for aircraft landing gear in such vibration. This model is analyzed through a Simulink simulation, and conclusions are drawn on this effect and on the well-posedness of the linearized model.
Keywords: Nonlinearity;Inerter;Aircraft landing gear; Vibration characteristics
目录
第一章 绪论 7
1.1引言 7
1.3本文主要研究内容及研究步骤 8
第二章 理论分析 9
2.1振动力学在工程中的应用 9
2.2相关软件的现状与发展 10
2.3达芬系统的受迫振动 15
2.4庞加莱映射 16
第三章 系统建模 17
3.1惯容器介绍 17
3.2轮胎建模 18
3.3飞机起落架建模 19
3.4建立动力学方程 19
第四章 应用MATLAB程序调节系统参数 20
4.1求解系统的固有频率 20
4.2系统的速度分岔图、位移分岔图 20
4.3时间历程图、相图和庞加莱映射 23
结论 30
致谢 31
参考文献 31
第一章 绪论
1.1引言
起落架就是飞机在地面停放、滑行、起飞着陆滑跑时用于支撑飞机重力,承受相应载荷的装置。振动是由跑道表面激发的，包括起落架侧向偏转运动的振荡运动。具体来说，跑道表面的不规则性与轮胎的不均匀性之间的相互作用激励起落架结构由此产生振动。轮胎的滑动和悬挂系统的作用使得起落架在偏航和横向两个方向上振荡。 摆振可以直接引起起落架故障，这具有灾难性的后果。即使连续飞行中的轻微振动也会磨损起落架结构，从而导致疲劳失效。因此它的强度也会较大,并且能够消耗和吸收飞机在着陆时的撞击能量。此时惯容器以其通高频阻低频的动力学特性此时发挥出极其重要的作用，惯容的提出是针对机电相似理论的缺陷，由英国剑桥大学的Malcolm C. Smith 教授首先提出。理想惯容器两个端点的相对加速度与施加在两个端点上的力呈正比，也就是说理想惯容器的动力学特性是线性的。但是，理想惯容器它忽略了非线性因素，这些因素包括摩擦、弹性效应、背隙和流体粘性，同时惯容器在生产加工过程中出现误差基本上是不可能避免的，正是因为这些不可逃避的因素的存在，让非线性力学特性几乎不可抗拒的存在于惯容器之中。在惯容器这个概念被提出的15年之间，伴随着各国各地区的专业学者对惯容器和IDS悬架这一类的相关研究的不断深入，一系列的成果也被渐渐挖掘出来，这些成果是骄人的。随着研究的不断深入和学者们的求知欲的加强，一系列的问题被大家提出，这些问题包括惯容器的被击穿，背隙和非线性，正是这些问题的提出，促使着人们对于惯容器的进一步研究，让更多新型惯容器结构和许多全新的观点被提出与讨论，与此同时，这些新的发现也在拓宽人们对于惯容器研究的视界，是的惯容器的研究向着更深层次得以发展。因此为了使起落架具有更好的性能，更加适应如今各种复杂的环境，研究起落架惯容器的非线性响应特性就显得非常重要。