基于PANDA 平台的飞行器脉动压力激励随机振动响应分析
2021-04-08
装备环境工程 2021年3期
(中国工程物理研究院总体工程研究所,四川 绵阳 621999)
飞行器在再入大气层时,外表面的流场将诱导复杂的脉动压力作用,脉动压力是飞行器产生随机振动的主要载荷源。脉动压力可以通过风洞试验、飞行试验或流体分析计算等获取。得到脉动压力分布后的结构动力学计算仍具有一定难度:首先再入飞行器处于自由飞行状态,自由状态下的动力学分析面临刚度矩阵奇异问题;其次,再入飞行器不同部位所承受的脉动压力各不相同,属于多点相关激励问题。以脉动压力为载荷条件,建立面载荷、自由体结构振动响应数值模拟预测技术,对形成较为全面的再入飞行力热环境预测能力有重要意义。
在航空航天领域,众多的商业软件被用来进行结构力学分析,但使用商业软件面临着分析自由度受限等问题。目前国内正在积极开发拥有自主知识产权的高性能力学分析软件,比如 PANDA[1]、PHG[2]、PFEPG[3]等。其中 PANDA(Platform for Parallel Adaptive Nonlinear Dynamic-and-static Analysis)是中国工程物理研究院研发的大规模有限元并行分析软件平台,具备千万自由度、上千CPU 核应用程序开发所需的并行支撑环境能力。在PANDA 平台过往的研究中,对随机振动分析功能的研究主要集中于约束结构和受基础激励的情况[4-7]。
文中针对自由结构受脉动压力激励的情况,介绍相关的理论,并基于PANDA 平台进行软件实现。利用自研软件对自由状态的飞行器结构受到多个实测脉动压力激励的情况进行分析,与某商业有限元软件对比结果,对PANDA 平台针对自由体的脉动压力激励的随机振动响应分析功能进行测试和验证。……
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