Sherov, A.G.;Khudayarov, B.A.;Ruzmetov, K.Sh.;Aliyarov, J.
Advances in aircraft and spacecraft science
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제7권3호
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pp.215-228
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2020
As is shown in the paper, the Koltunov-Rzhanitsyn singular kernel of heredity (when constructing mathematical models of the dynamics problem of the hereditary theory of viscoelasticity) adequately describes real mechanical processes, best approximates experimental data for a long period of time. A mathematical model of the problem of the flutter of viscoelastic plates moving in a gas with a high supersonic velocity is given. Using the Bubnov-Galerkin method, discrete models of the problem of the flatter of viscoelastic plates flowed over by supersonic gas flow are obtained. A numerical method is developed to solve nonlinear integro-differential equations (IDE) for the problem of the hereditary theory of viscoelasticity with weakly singular kernels. A general computational algorithm and a system of application programs have been developed, which allow one to investigate the nonlinear dynamic problems of the hereditary theory of viscoelasticity with weakly singular kernels. On the basis of the proposed numerical method and algorithm, nonlinear problems of the flutter of viscoelastic plates flowed over in a gas flow at an arbitrary angle are investigated. In a wide range of changes in various parameters of the plate, the critical velocity of the flutter is determined. It is shown that the singularity parameter α affects not only the oscillations of viscoelastic systems, but the critical velocity of the flutter as well.
Many analytical and experimental studies on the active suppression of nonlinear panel flutter by using piezoceramic patch have been carried out. However, these active control methods have a few important problems; a large amount of power is required to operate actuators, and additional apparatuses such as sensor systems and controller are needed. In this study passive suppression schemes for nonlinear flutter of composite panel, which is believed to be more robust suppression system than active control in practical operation, are proposed by using piezoelectric inductor-resistor series shunt circuit. Toward the end, a finite element equation of motion for an electromechanically coupled system is proposed using the Hamilton's principle. To achieve the best damping effect, optimal shape and location of the piezoceramic(PZT) patches are determined by using genetic algorithms. The results clearly demonstrate that the passive damping scheme by using piezoelectric shunt circuit can effectively attenuate the flutter.
Numerical study of the flutter of a plate on a viscoelastic foundation is carried out in the paper. Critical velocity of the flutter of a plate on an elastic and viscoelastic foundation is determined. The mathematical model for the investigation of viscoelastic plates is based on the Marguerre's theory applied to the study of the problems of strength, rigidity and stability of thin-walled structures such as aircraft wings. Aerodynamic pressure is determined in accordance with the A.A. Ilyushin's piston theory. Using the Bubnov - Galerkin method, the basic resolving systems of nonlinear integro-differential equations (IDE) are obtained. At wide ranges of geometric and physical parameters of viscoelastic plates, their influence on the flutter velocity has been studied in detail.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제8권1호
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pp.140-147
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2007
Whenever the hinge axis of aircraft wing rotates, its stiffness varies. Also, there are nonlinearities in the connection of the actuator and the hinge axis, and it is necessary to inspect the coupled effects between the actuator dynamics and the hinge nonlinearity. Nonlinear aeroelastic characteristics are investigated by using the iterative V-g method. Time domain analyses are also performed by using Karpel's minimum state approximation technique. The doublet hybrid method(DHM) is used to calculate the unsteady aerodynamic forces in subsonic regions. Structural nonlinearity located in the load links of the actuator is assumed to be friction. The friction nonlinearity of an actuator is identified by using the describing function technique. The nonlinear flutter analyses have shown that the flutter characteristics significantly depends on the structural nonlinearity as well as the dynamic stiffness of an actuator. Therefore, the dynamic stiffness of an actuator as well as the nonlinear effect of hinge axis are important factors to determine the flutter stability.
본 논문에서는 층간분리 현상을 고려한 복합재 미사일 핀의 비선형 천음속 플러터 해석을 수행하였다. 층간분리 효과를 고려한 유한요소 진동해석 기법은 시험 결과와 비교 및 검증하였다. 비선형 천음속 플러터 해석은 자체 개발한 천음속 미소교란 방정식 기반의 시간영역 플러터 해석 프로그램을 개선하여 복합재 날개의 층간분리 효과까지 고려할 수 있도록 확장하여 활용하였다. 복합재 미사일 핀 모델에 대해 층간분리 영역에 따른 아음속, 천음속 및 초음속 플러터 해석을 수행하고 층간분리 영향에 따른 공력탄성학적 특성을 고찰하였다.
본 연구에서는 천음속 미소교란 방정식을 이용하여 조종면의 강제 조화 운동을 고려한 전기체 형상에 대하여 천음속/초음속 비선형 플러터 특성을 파악할 수 있는 정밀 해석 시스템을 개발하였다. 본 시스템에는 충격파의 비선형 특성을 고려하기 위해 전산구조동역학, 유한요소해석 및 전산유체역학 기법을 동시에 연계하여 적용하는 연계시간 적분법을 도입하였다. 복잡한 전기체 형상에 대한 효과적인 격자생성을 위해 자체 자동격자 생성프로그램이 개발되었다. 천음속과 초음속 속도 영역에서 전기체 항공기에 대한 정적/동적 공탄성 특성을 고찰하였으며, 시간 영역에서 조종면 강제 조화운동에 대한 플러터 비행시험 시뮬레이션 결과들을 제시하였다.
압전재료를 사용한 복합재료 패널의 플러터 억제 방법으로서 비선형 모델을 기반으로 하는 비선형 제어기법 중의 하나인 궤환 선형화에 의한 제어방법을 소개하였다. 기존의 패널 플러터 제어기에 대한 대부분의 연구들은 선형모델을 기반으로 설계된 선형2차제어기(LQR: Linear Quadratic Regulator)였음에 비해, 본 연구에서 제안한 비선형제어기는 시스템이 갖고 있는 비선형 특성들을 모두 고려해서 설계하였다. 압전 작동기로서는 PZT를 사용하였다. 가상변위의 원리와 4절점 사각형 요소를 사용하여 이산화된 비선형 운동방정식을 유도하였으며 제어기 설계를 위해 모달 변환을 통해 상태공간에서의 비선형 연계-모달 방정식으로 변환하였다. 본 논문에서 제안한 비선형 제어기에 의한 제어 결과와 선형모델을 기반으로 한 LQR 제어결과를 Newmark 수치적분법을 통해 시간영역에서 비교하였다.
To investigate the effects of central buckles on the dynamic behavior and flutter stability of long-span suspension bridges, four different connection options between the main cable and the girder near the mid-span position of the Aizhai Bridge were studied. Based on the flutter derivatives obtained from wind tunnel tests, formulations of self-excited forces in the time domain were obtained using a nonlinear least square fitting method and a time-domain flutter analysis was realized. Subsequently, the influences of the central buckles on the critical flutter velocity, flutter frequency, and three-dimensional flutter states of the bridge were investigated. The results show that the central buckles can significantly increase the frequency of the longitudinal floating mode of the bridge and have greater influence on the frequencies of the asymmetric lateral bending mode and asymmetric torsion mode than on that of the symmetric ones. As such, the central buckles have small impact on the critical flutter velocity due to that the flutter mode of the Aizhai Bridge was essentially the symmetric torsion mode coupled with the symmetric vertical mode. However, the central buckles have certain impact on the flutter mode and the three-dimensional flutter states of the bridge. In addition, it is found that the phenomenon of complex beat vibrations (called intermittent flutter phenomenon) appeared in the flutter state of the bridge when the structural damping is 0 or very low.
To identify aeroelastic characteristics of wings with double-folding mechanism, aeroelastic analyses are performed. There are four wing models which consist of one linear model and three nonlinear models. The nonlinear models have one or two freeplay nonlinearties. The describing function method is used to approximately examine nonlinear effects. The aeroelastic module in MSC/NASTRAN is used to study the aeroelastic characteristics of the considered wing models. The effects of the folding mechanism and amplitude ratio are examined. As the amplitude ratio increases, the flutter speeds approach to those of the wing model with only one nonlinearity. The numerical results show that the flutter speeds of the wings with double-folding mechanism can be lower or higher than those of the wing model with only one folding mechanism depending upon the direction of the second folding mechanism.
접는 미사일 조종날개의 공력탄성학적 특성을 조사하였다. 접는 미사일 조종날개는 2차원 익형 모델로 가정하였다. 초음속 DPM을 이용하여 초음속 비정상 공기력을 계산하였으며, 최소 상태 변수 근사법을 이용하여 비정상 공기력을 근사화하였다. 선형 및 비선형 플러터 해석을 위해 근궤적법과 시간적분법을 사용하였다. 비선형 플러터 해석을 위해 전개부의 힌지는 비대칭 이선형 스프링으로 가정하였으며, 기술함수를 이용하여 선형화하였다. 플러터 해석으로부터, 비선형 파라미터가 공력탄성학적 특성에 미치는 영향을 조사하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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