Page 332 - 《振动工程学报》2025年第11期

第 38 卷第 11 期 振 动 工 程 学 报 Vol. 38 No. 11
2025 年 11 月 Journal of Vibration Engineering Nov. 2025

脉 冲 子 结 构 与 模 态 子 结 构 混 合 空 间 子 结 构 综 合 法

王虎寅 ， 丁 晟 ， 王博曦 ， 李启明 ， 何 欢 2,3
2,3
1
1
1
（1. 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所，辽宁 沈阳 110035；
2. 南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室，江苏 南京 210016；
3. 南京航空航天大学振动工程研究所，江苏 南京 210016）

摘要：机-弹耦合系统在着陆阶段会经历短时冲击过程，采用传统有限元方法对该过程进行仿真分析往往存在模型规模庞大的
问题，并且在进行模型对接时还具有模型传递壁垒的问题。脉冲子结构法（IBS）在处理瞬态动响应分析问题时具有较强的适
用性，但该方法在生成脉冲响应函数矩阵时会耗费大量计算资源。因此，本文对传统的脉冲子结构法加以扩展，提出一种脉
冲子结构与模态域子结构混合空间的子结构综合方法（IBS-CB），并建立了一种适用于该方法的主模态选取准则。通过机-弹
耦合系统着陆动力学数值算例分析，验证了本文所提多域子结构综合法的有效性，计算结果显示本方法在保持高精度的同时
可以大幅提高计算效率。
关键词： 混合空间；模态综合法；脉冲子结构；着陆回收；冲击
中图分类号：TB12；TH113.1 文献标志码：A DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202509047

Hybrid coordinates synthesis method of impulse-based substructure

and component mode substructure

1
1
1
2,3
WANG Huyin ，DING Sheng ，WANG Boxi ，LI Qiming ，HE Huan 2,3
（1.AVIC Shenyang Aircraft Design Institute，Shenyang 110035，China；2.State Key Laboratory of Mechanics
and Control for Aerospace Structures，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 210016，China；
3.Institute of Vibration Engineering Research，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 210016，China）
Abstract： The aircraft-missile coupling system undergoes a short-duration impact process during the landing phase. When simulating and
analyzing this process using the traditional finite element method，there often exist problems such as the large scale of the finite element model
and model transfer barriers between different departments. The impulse-based substructure (IBS) method demonstrates strong applicability in
handling transient dynamic response analysis problems，but this method consumes substantial computational resources when generating the
impulse response function matrix. Therefore， this paper extends the traditional impulse-based substructure method， proposes a hybrid
coordinates substructure synthesis method combining impulse-based substructure and modal-domain substructure (IBS-CB)，and establishes a
dominant mode selection criterion suitable for this method. Through a numerical case study on the landing dynamics of the aircraft-missile
coupling system，the effectiveness of the multi-domain substructure synthesis method proposed in this paper is verified. The calculation results
show that this method can significantly improve computational efficiency while maintaining high accuracy.
Keywords：hybrid coordinates；component mode synthesis；impulse-based substructure；landing and recovery；shock

动态子结构综合法是一类模型自由度降阶方 有模态综合法方面的研究成果问世，以固定界面模
法，因其能够有效缩小大型复杂结构仿真计算规模， 态综合法为例，其典型代表如 Craig-Bampton 法（CB 法）
[8]
且在模型传递、多级组装部件动特性估计等方面具 和 Craig-Chang 法（CC 法），在汽车 、航空航天 [9-11] 、
有优势，得到了学术界和工程界的广泛关注。 土木桥梁 [12-13] 、海洋平台 [14] 的动态力学性能分析方
[1]
1960 年，HURTY 提出了子结构模态综合法的 面得到了广泛应用。此外，在跨学科领域，模态综合
基本概念。根据子结构边界自由度是否有约束，模 法也发挥了重要作用。例如，YUAN 等 [15] 提出了一
态综合法又可划分为固定界面模态综合法和自由界 种自适应模态综合法，用于分析具有微滑移运动的
面模态综合法 [2-7] 。此后，在结构动力学领域中不断 摩擦界面连接组装结构动力学；TIAN 等 [16] 将模态综

收稿日期：2025-09-19；修订日期：2025-10-14
基金项目：国家自然科学基金资助项目（12572393）