Явления аэроупругости

В данной главе приводятся классические и приближенные методы моделирования собственных и вынужденных колебаний балок и круговых колец. Излагаются вопросы динамического подобия тонкостенных конструкций типа оболочек и пластин. Обсуждаются критерии подобия в задачах динамической устойчивости. Рассматривается моделирование явлений аэроупругости. [c.172]

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЯВЛЕНИЙ АЭРОУПРУГОСТИ [c.194]

Несмотря на высокий уровень развития теории и численных методов аэроупругости, на практике в ряде случаев наблюдаются заметные расхождения между результатами расчетов и экспериментов, проводимых G упругими моделями и натурными конструкциями. Это обстоятельство подчеркивает важность моделирования явлений аэроупругости в аэродинамических трубах [48]. [c.194]

К основным задачам аэроупругости относятся исследования аэродинамических нагрузок на объект о учетом упругости конструкции, определение критической скорости флаттера и дивергенции несущих поверхностей летательных аппаратов, изучение реверса элеронов и других видов автоколебаний. Перечисленные задачи имеют много общего с точки зрения механического содержания, поэтому основные особенности моделирования явлений аэроупругости могут быть установлены при рассмотрении отдельных типичных примеров. [c.194]

Модели для изучения явлений аэроупругости. Для исследования автоколебаний крыльев большого удлинения на динамически подобных моделях в аэродинамических трубах жесткостные характеристики модели обеспечивают с помощью балки-лонжерона переменного сечения (рис. 11.8). Аэродинамические обводы модели обеспечиваются с помощью легких каркасных отсеков, изготовляемых из фанеры и бумажной обшивки и укрепляемых на лонжероне в одной точке для исключения влияния отсеков на жесткость балки-лонжерона. После изготовления лонжеронов и отсеков суммарная их масса не должна быть больше расчетной. Недостающая масса конструкции модели компенсируется с помощью доводочных грузов, располагаемых на таком расстоянии от лонжерона, чтобы обеспечить требуемый момент инерции соответствующей части крыла [48]. [c.263]

Первые работы в области аэроупругости были связаны с расчетом устойчивости крыльев и оперения самолетов в потоке воздуха. Явления аэроупругой неустойчивости (дивергенция крыла, флаттер крыла и хвостового оперения) были причиной ряда неудач уже на самой заре авиации правильное понимание и теоретическое объяснение этих явлений пришло значительно позже. Значительный вклад в эту область был внесен М. В. Келдышем и М. А. Лаврентьевым (1935) Е. П. Гроссман (1937) решил ряд задач, моделируя конструкцию балочной моделью. С точки зрения теории упругой устойчивости флаттер и дивергенция представляют собою типичные явления неустойчивости при наличии неконсервативных сил. При этом флаттер соответствует колебательной неустойчивости, дивергенция — потере устойчивости путем разветвления форм равновесия. [c.355]

В книге американских авторов рассмотрены вопросы атмосферной термо- и гидродинамики, ветровой климатологии и ее влияние на проектирование и расчет инженерных конструкций. Показана зависимость ветровой нагрузки и ее распределения на здания и сооружения от скорости ветра. Исследуются явления аэроупругости. Отмечена необходимость аэродинамических модельных испытаний как важного этапа при расчете и проектировании конструкций на ветровое воздействие. [c.4]

Термин классический флаттер сначала использовали применительно к аэродинамическим поверхностям малой относительной толщины. Сейчас его также применяют при изучении колебаний висячих мостов. Под этим термином подразумевается явление аэроупругости, при ко- [c.177]

Явления аэроупругости характерны не только для проезжей части моста, но также для его пилонов, подвесок, кабелей. Задачи, связанные с расчетом этих или аналогичных им элементов, рассмотрены в разд. 8.2 и 8.5. [c.227]

Известно, что наличие продольного растяжения или сжимающего напряжения может вызвать увеличение или уменьшение крутильной жесткости стержня [7, 8]. В последние годы внимание инженеров привлекли температурные напряжения, вызванные аэродинамическим нагревом элементов высокоскоростных летательных аппаратов. Среди трудностей, вызванных температурными напряжениями, отмечается уменьшение крутильной жесткости несущих поверхностей летательных аппаратов [6, 9]. Это уменьшение приводит к снижению области безопасности по отношению к статическим н динамическим аэроупругим явлениям при больших скоростях полета. [c.170]

Расчет вибраций вертолета и нагрузок на несущем винте представляет трудную задачу, которая не всегда может быть удовлетворительно решена даже с применением наиболее сложных современных математических моделей. Сначала вычисляются периодические аэродинамические и инерционные силы на лопасти, а затем движения винта и фюзеляжа. Поскольку высшие гармоники аэродинамической нагрузки на лопасть являются основными источниками сильных вибраций и напряжений, требуется как можно точнее рассчитывать обтекание несущего винта, включая влияние вихрей, срыва и сжимаемости. Присутствие высокочастотных возбуждающих сил и опасность резонанса делают столь же важным наличие хороших моделей инерционных и упругих явлений. Расчет аэроупругих характеристик вертолета, включая вибрации и нагрузки, обсужден в гл. 14. [c.646]

Анализ аэроупругости начинается с определения характера проблемы, подлежаш,ей решению (летно-технические характеристики, нагрузки на лопасти и т. д.), и состава модели (одна лопасть, несущий винт или вертолет в целом). Характер проблемы зависит от стадии расчета и от вопроса, представляющего интерес. Затем выявляются основные элементы анализа детальное описание системы, модель динамики (уравнения движения) и аэродинамическая модель. Имеется много различных моделей структуры вихревой системы, вычисления индуктивных скоростей, динамики несущего винта и фюзеляжа, аэродинамики лопасти и других элементов. Важно, чтобы модели, используемые для различных элементов, достаточно правильно отображали явление. Использование подробной модели лишь в части задачи ведет либо к потере точности, либо к снижению [c.689]

МАССА, НЕОБХОДИМАЯ ДЛЯ УСТРАНЕНИЯ АЭРОУПРУГИХ ЯВЛЕНИЙ [c.19]

Жесткость крыла на кручение и изгиб должна быть такой, чтобы исключались недопустимые явления статической и динамической аэроупругости. [c.325]

Седов Леонид Иванович (1907-1999) — видный советский ученый в области механики и прикладной математики. Окончил Московский университет (1931 г.). С 1937 г. — профессор Московского университета, работал (с 1945 г.) в Математическом институте АН СССР. Основные работы по гидроаэромеханике, механике сплошной среды, теории подобия, аэроупругости. Обобщил теорему Жуковского для произвольного движения крыла построил теорию тонкого крыла, исследовал потенциальное обтекание газом профилей и решеток, развил нестационарную теорию решеток. В теории подобия решил ряд важных задач, в частности задачу о сильном взрыве, построил теорию автомодельных движений газа. Установил закон пульсаций в изотропной турбулентности. Разработал модели сплошной среды с учетом электродинамических явлений н метод решения задач на основе сформулированного им вариационного принципа. Автор ряда фундаментальных монографий по вопросам механики сплошной среды. [c.479]

Эти явления в настоящее время еще не изучены полностью. Имеются только несколько эмпирических моделей аэродинамических сил, которые действуют на колеблющуюся конструкцию. Соответствующие теоретические модели достаточно наглядны, включают параметры, которые позволяют сопоставить наблюдаемые особенности аэроупругих явлений, однако не раскрывают некоторых важных деталей фактического взаимодействия конструкции с потоком. [c.80]

Если под действием вызванных таким образом поверхностных сил тело будет перемещаться или существенно деформироваться, то эти отклонения, вызывая изменения граничных условий потока, станут оказывать влияние на аэродинамические силы, которые в свою очередь будут воздействовать на величину отклонений. Аэроупругость — это научная дисциплина, которая изучает явления, характеризуемые существенным взаимодействием аэродинамических сил и перемещений сооружений. [c.155]

Аэродинамическая неустойчивость в чистом виде, например. срыв вихрей, также может стать причиной отклонения сооружения от первоначального положения, вызывая явление, носящее аэроупругий характер. Все случаи аэроупругой неустойчивости связаны с аэродинамическими силами, которые действуют па тело вследствие его движения. Такие силы определяют термином самовозбуждающиеся. [c.156]

Дивергенция или поперечная потеря устойчивости пролетного строения моста может рассматриваться как состояние, при котором (при небольшом закручивании плиты проезжей части) нагрузка, создаваемая лобовым сопротивлением конструкции, и нарастающий аэродинамический момент приводят к аэроупругой неустойчивости. Это явление было проанализировано в разд. 6.4 для случая двумерных конструкций. В данном разделе этот метод исследования распространим на общий случай расчета всей конструкции моста. [c.229]

ПОНЯТИЕ О ЯВЛЕНИЯХ СТАТИЧЕСКОЙ АЭРОУПРУГОСТИ [c.274]

Ниже рассматриваются основные явления статической (гл. VHI) и динамической (гл. IX) аэроупругости. [c.274]

Глава V /// Понятие о явлениях статической аэроупругости [c.276]

Как и при других явлениях аэроупругих колебаний, параметры сооружений оказывают сильное влияние на характеристики галопирования в спутной струе. В частности, при проведении исследований на моделях необходимо уделить особое внимание значениям коэффициентов жесткости /Сг8 г, ь — х, у). Прежде всего, это относится к воспроизведению работы проводов — вопрос, который очень подробно рассмотрен в работах [6.60, 6.62, 6.65], и выходит за рамки настхэящего исследования. [c.175]

Коровин Б. Б. Идентификация аэроуиругих явлений в лопатках турбомашин методами спектрального анализа.— В кн. Аэроупругость турбомашин. Киев Наукова думка, 1980, с. 159—168. [c.220]

При обтекании О. потоком жидкости или газа могут наступить неустойчивые (автоколебательные) режимы, определение к-рых составляет раздел т. и. гидро- или аэроупругости. К ним относятся явления классич. и панельного флаттера наблюдаются также явления срывБОГо флаттера. Вынужденные колебания О. под действием срыввых течений носят назв. бафтинга. Во мн. разделах динамики О. следует вести расчёт на основании нелинейных зависимостей. О. широко применяются в качестве покрытий зданий, в летат. аппаратах, деталях разл. машин и т. д. [c.381]

Задачи аэро- и гидродинамической устойчивости можно разделить на две группы. К первой группе относят статические задачи, при решении которых используют соотношения стационарной аэро- и гидродинамики установившихся течений без учета сил инерции, демпфирующих сил и других временных факторов. К задачам статической устойчивости относят многие задачи выпучивания пластинок, оболочек, панелей обшивки летательных аппаратов, скручивания крыльев. Статическую форму потери устойчивости аэроупругих и гидроупругих систем называют дивергенцией, а величину скорости потока и , при которой происходит данное явление, -критической скоростью дивергенции. Расчет дивергенции сводится к определению критических величин параметров конструкции и потока, обеспечивающих возможность существования отклоненных (слабоискривленных) форм конструкции. Уравнения, применяемые для расчета дивергенции, могут быть записаны в виде [c.516]

III. ПОДОБИЕ ЯВЛЕНИЙ АЭРОГИДРОМЕХАНИКИ, ГАЗОВОЙ ДИНАМИКИ И АЭРОУПРУГОСТИ [c.273]

Традиционно под термином флаттер понимают аэроупру-гую неустойчивость, возникающую при совместных изгибно-крутильных колебаниях крыла. Применительно к вертолету флаттер относится к совместным маховому движению и крутильным колебаниям лопасти несущего винта. Часто этот термин распространяют на все случаи аэроупрУгой неустойчивости несущего винта, но в данном разделе будут рассмотрены только маховые и крутильные колебания. Классическая постановка задачи включает две степени свободы — взмах и поворот в ОШ жесткой лопасти шарнирного винта. Поскольку в системе управления лопастью наименьшую жесткость при кручении имеет проводка управления, указанная модель лопасти хорошо представляет ее динамику. Будем учитывать только основной тон махового движения с собственной частотой vp. Подробный анализ флаттера бесшарнирного винта обычно требует дополнительного учета движения лопасти в плоскости вращения. Вращение вызывает ряд явлений, которые делают флаттер лопасти сильно отличающимся от флаттера крыла. Центробежные силы связывают движение взмаха и кручение, если центр масс сечения не совпадает с осью ОШ. Повторное влияние вихревой системы винта на аэродинамические силы лопасти и их периодичность при полете вперед также имеет важное значение. [c.585]

Будучи упругим, крыло всегда слегка колеблется, так что шарнир поверхпости управления периодически двигается, даже если это пе видно невооруженным глазом. Это движение не является нежелательным, за исключением случая, когда частота новерхности управления становится равной частоте крыла. В этом случае возникает резонанс и как крыло, так и поверхность управления развивают значительные амплитуды колебаний. Читателю может быть интересно, что является источником относительно большой кинетической энергии этого сильного колебания. Это правда, что относительный воздушный ноток стремится ослабить изгибные колебания крыла, но колебания поверхности управления берут энергию из воздушного потока и возбуждают колебания крыла вместо того, чтобы гасить их. Этот пример отчасти унрош,еп, по он хорошо служит для демонстрации того, как прн определенной скорости или определенном диапазоне скоростей могут сугцествовать самовозбуждающиеся колебания. Реальные явления флаттера намного сложнее папример, резонансы возможны между любыми сочетаниями изгибпых и крутильных колебаний крыла и многими видами колебаний поверхпости управления. Флаттер является важной и трудной проблемой аэроупругости многие авиационные инженеры специализируются по ней. В каждой крупной авиакомпании есть подразделение, специально запимаюгцееся проблемой флаттера. [c.164]

Обтекание решеток в турбомашинах нестационарно в основном по причине относительного движения вращ,ающ,ихся и неподвижных деталей, колебаний упругих лопаток и дисков, а также в связи со срывными явлениями и колебаниями потока в целом. Рассмотренные выше стационарные течения представляют собой упрощенную модель установившегося в среднем обтекания, частный случай по отношению к более общему нестационарному движению. Трудная задача неустановившегося обтекания решеток привлекает в последние годы все возрастающее внимание, так как нестационарные аэроупругие явления все чаще оказываются главной причиной, определяющей надежность турбомашин и ограничивающей их наибольшую мощность или наименьший вес. Проблема аэроупругости лопаток, корпусов и дисков турбомашин в целом еще далека от полного теоретичес- [c.134]

Имеются автоколебательные аэроупругие явления, происхождение которых носит другой характер. Таков, например, срывной флаттер лопаток и винтов, возникающий в случае обтекания с большими углами атаки, автоколебания проводов, дымовых труб, балок жесткости висячих мостов и других плохо обтекаемых тел в потоке воздуха. Перечисленные явления сопровождаются срьшами на обтекаемой поверхности, образованием вихревой дорожки Кармана в следу за телом и другими неклассическими особенностями. [c.469]

Некоторые особенности задач гидроупругости. Для задач гидроупругости характерны относительно низкие скорости, высокая плотность и малая сжимаемость среды. Большая часть аэроупругих явлений, перечисленных выше, имеет аналоги в случае плотной и малосжимаемой среды. Вместе с тем, для такой среды важное значение имеет задача об определении присоединенных масс жидкости и, вообще, задачи [c.469]

В данной главе будут рассмотрены основные аспекты аэроупруго-ети, которые следует учитывать при проектировании рядг строительных конструкций, башен, вентиляционных труб, высотных зданий, висячих мостов, висячих вантовых покрытий, трубопроводов и линий электропередачи. В настоящее время не все из этих явлений еще полностью изучены. Действительно, для разработки моделей аэродинамических сил, действующих на колеблющееся тело, существует лишь несколько теоретических построений, полученных из основных законов гидродинамики. В большинстве же исследований предлагаются эмпирические модели, в которых аэродинамическое описание сущности явления должно быть дополнено и подкреплено экспериментом. Соответствующие аналитические модели обычно включают только минимально необходимое число параметров, чтобы отвечать наиболее характерным особенностям. наблюдаемых явлений. Такие модели поэтому служат для описания их в общих чертах, но не объясняют основных физических закономерностей, лежащих в основе этих явлений. Отдельные важные детали реального взаимодействия сооружения с жидкой средой в ряде случаев могут остаться незамеченными. [c.156]

Реакция на бафтинг при наличии аэроупругих явлений [c.186]

Висячие и вантовые мосты следует рассчитывать таким образом, чтобы они могли противостоять силам лобового сопротивления, соответствующим средней скорости ветра. Но такие мосты также восприимчивы к различным аэроупругим эффектам, которые включают дивергенцию (или поперечную потерю устойчивости), вихревые возбуждения колебаний, флаттер, галопирование и бафтинг, сопровождаемый автоколебаниями. Исследование этих явлений возможно лишь на основе данных испытаний в аэродинамической трубе. Различные виды таких испытаний кратко описаны в подразд. 8,4.1. Методики анализа чувствительности поперечных сечений балок жесткости висячих мостов к аэроупругому взаимодействию с воздушным потоком и соответствующие им соображения по расчету представлены в подразд. 8.4.2- 8.4.б. Краткий обзор исследований работы висячих и вантовых мостов под действием ветра включен в подразд. 8.4.7. [c.225]

Явления, характерные взаимодействием аэродинамических и пруги. сил, относятся к статической аэроупругости. Важнейшими из них являются потеря эффективности элеронов и рулей (реверс) н потеря статической устойчивости конструкции в воздушном потоке (дивергенция). [c.274]

Явления, характерные взаимодеиствнем аэродинамических, упругих и инерционных сил, относятся к динамической аэроупруго-сти. Важнейшим из них является флаттер — самовозбуждающиеся колебания — частей самолета, находящихся в воздушном потоке. [c.274]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...