56、发动机喷嘴振动特性分析与结构改进及机械臂自适应跟踪控制

发动机喷嘴振动特性分析与结构改进及机械臂自适应跟踪控制

1. 发动机喷嘴振动特性分析

1.1 预应力模态分析

由于不同的应力状态会导致结构的动态特性不同，为确保与实际情况一致，对喷嘴和框架进行了预应力数值模态分析。具体步骤如下：
1. 将简化的 3D 模型以 igs 格式导入 ANSYS，并设置材料属性，材料参数如下表所示：
| 材料 | 弹性模量/GPa | 泊松比 | 密度/(kg/m³) |
| ---- | ---- | ---- | ---- |
| 40CrMnTi | 193 | 0.26 | 7.78 × 10³ |
2. 使用 10mm 四面体单元进行网格划分，共有 225216 个单元和 662889 个节点。
3. 首先进行静结构分析，对发动机模型施加预应力，固定框架底座，并对整个喷嘴沿 Y 轴负方向施加重力。发现最大静应力存在于喷嘴接头处，为 3.3MPa，最大变形发生在喷嘴口，为 0.012mm。
4. 基于静力学分析结果进行模态分析，得到预应力状态下系统的前六阶固有频率和振型，如下表和图所示：
| 阶数 | 频率/Hz | 阶数 | 频率/Hz | 阶数 | 频率/Hz |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 1 | 36.4 | 2 | 36.6 | 3 | 126.1 |
| 4 | 126.2 | 5 | 144.1 | 6 | 169.7 |

从图表中可以看出，系统的模态成对出现。系统的第一和第二阶模态分别沿 Z 轴和 X 轴振荡；第三和第四阶模态的特征是喷嘴中两个瓣的呼吸运动