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申请/专利权人：大连理工大学

摘要：本发明属于飞行器模型振动主动控制领域，公开了一种面向多风洞模型的主动抑振装置的最优设计方法。首先，提出一种面向多风洞模型的主动抑振装置，该装置采取转接设计，在抑振结构与尾撑支杆间设计截断面，两者通过一个转接段连接，转接段的两端通过斜楔连接锁紧。在更换风洞模型时，仅需单独更换相应的尾撑支杆，避免抑振结构的重复设计加工。同时，将主动抑振结构简化为变截面悬臂梁，建立抑振能力评估模型，以主动作用时末端挠度最大原则最优设计转接截面与主动截面轴向位置，对不同的风洞模型‑支杆系统具有高适应性，振动主动控制效果良好，可以极大降低风洞试验的生产成本和时间成本。

主权项：1.一种面向多风洞模型的主动抑振装置的最优设计方法，其特征在于，步骤如下：1设计一种面向多风洞模型的主动抑振装置，包括风洞模型1、风洞天平2、分段式尾支杆3、转接段4、分段式抑振器5、压电作动器6、固定装置7和斜楔8；风洞模型1与风洞天平2通过锥面配合连接紧固；风洞天平2与分段式尾支杆3尖端间通过锥面装配连接；分段式尾支杆3根据风洞模型1可加工成不同的几何外形与尺寸，其尾端通过斜楔8配合与转接段4连接锁紧；分段式抑振器5尾端为固定几何尺寸，通过斜楔8与转接段4连接；四枚压电作动器6以周向“X”字型布局装配在分段式抑振器5中，输出抑振力实现振动控制；分段式抑振器5尾端通过螺纹连接至固定装置7，实现振动抑制装置整体固定；2构建面向多风洞模型的主动抑振装置的简化力学模型，将其简化为变截面欧拉-伯努利梁；虑及风洞有效观测范围及压电作动器推力影响，确定转接截面与主动截面轴向位置的计算可行域；2.1将面向多风洞模型的主动抑振装置简化为变截面欧拉-伯努利梁，以分段式抑振器5尾端固定点为原点，主动抑振装置轴向为X轴，构建“O-X”坐标系，分段式抑振器5简化为粗截面段梁S1，规定其长度为L1，同时规定分段式抑振器5与转接段4的转接截面轴向位置同样为L1，转接段4及分段式尾支杆3部分简化为细截面段梁S2，规定其长度为L2，压电作动器6前端面的安装位置规定为主动截面轴向位置x；2.2虑及风洞有效观测范围要求，确定转接界面轴向位置设计可行域即粗截面段梁S1长度为L1∈[a1,a2]，其中，a1,a2为2个固定值；2.3虑及压电作动器6产生推力时分段式抑振器5可能出现剪切失效，依据剪切失效原则如式1所示，求解分段式抑振器5底部不产生剪切失效的厚度t； 其中，F为压电作动器6产生的推力，d为压电作动器6的直径，为许用剪应力；由此，确定主动截面轴向位置的设计可行域为x∈[Lc+t,L1-Lp-t]，其中，Lc为分段式抑振器5尖端转接段紧固配合的锥段长度，Lp为压电作动器6的长度；3建立变截面梁末端挠度求解模型，同时虑及重力静载影响，建立压电作动器6抑振能力评估模型，以主动作用下末端挠度最大设计原则求解转接截面轴向位置与主动截面轴向位置的最优设计结果；3.1忽略重力静载作用时，S2段尖端即尾支杆尖端截面圆心处B点的挠度表示为ωB＝ωA+L2·tanθA2其中，ωA,θA分别为S1段尖端即分段式抑振器尖端截面圆心处A点的挠度与转角，通过下式3求解； 其中，Me为有效抑振力矩，E为杨氏模量，I1为S1段的极惯性矩，x为主动截面的轴向位置，联立式2和式3，得到S2段末端挠度ω如下式所示； 3.2考虑主动抑振装置重力静载的影响，压电作动器6作动过程中需克服的静载力矩Mc为 其中，Fg为模型质点的重力载荷，q1,q2分别为S1,S2段的重力分布载荷，通过ρ为S1,S2段的密度，g为重力加速度，D为S1,S2段的直径；3.3当考虑重力静载作用时，有效抑振力矩Me表示为Me＝M-Mc6其中，M为压电作动器主动振动控制过程中的输出力矩；由此，根据式4计算压电作动器6主动控制过程中能产生的S2段末端挠度；在转接截面轴向位置L1和主动截面轴向位置x的计算可行域内，依据主动作用下末端挠度最大设计最大原则，寻找转接截面轴向位置L1和主动截面轴向位置x的最优设计结果。

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