大型垂直模态试验系统研制与应用

航天器的大型化对地面验证手段的要求越来越高。为了辨识大型航天器的特性参数(频率、阻尼、振型等)、验证和修正数学模型(有限元模型)、校核动态分析结果的有效性,检查结构中的薄弱环节及部位,开展了大型模态试验系统的研制,研究设计了卫星、飞船领域的大型模态试验系统,攻克了模态试验系统多维度激振、全尺寸包络、试验件安全多重防护等关键技术,实现了三维激振、激光非接触防护的模态试验系统。     

NASA将在原动力学试验站完成Ares火箭的地面振动试验

NASA马歇尔空间飞行中心原有的动力学试验站将在2011年应用LMS试验软件完成全尺寸Ares发射系统的地面振动试验（GVT）。这个大型火箭的振动试验是利用柔软的悬挂系统将空间飞行器“悬浮”在无约束环境里进行。该设施最早建于1964年,它作为阿波罗载人登月计划的一部分,为进行土星V的火箭振动试验而建的,     

基于分岔理论的直升机地面共振分析

基于拉格朗日法建立了旋翼/机体耦合的直升机地面共振动力学模型,该模型考虑了非线性桨叶摆振阻尼的影响.采用非线性分岔理论对无阻尼地面共振动力学系统的自激振动边界进行了预测,并与经典的Cloeman特征方程法得出的结果进行了对比验证.随后利用该理论分析了无阻尼及含桨叶非线性摆振阻尼的地面共振系统的动力学特性.结果表明,采用非线性桨叶摆振阻尼使地面共振动力学系统在自激振动区域呈现出有限幅度的极限环振动,同时也避免了系统在该区域运动发散,且极限环振动幅值与非线性阻尼相关.     

矩形断面非线性驰振自激力测量及间接验证中若干重要问题的讨论

采用专门研制的小型动态测力天平，通过弹簧悬挂节段模型内置天平同步测力测振风洞试验，对3:2矩形断面的非线性驰振自激力进行了测量。比较了基于实测自激力重构的节段模型位移响应时程与试验结果，从而对自激力测量精度进行了间接的验证；讨论了在进行这种验证时考虑节段模型系统等效阻尼和刚度参数非线性特性的重要性、非风致附加自激力和风致自激力在动态力中的占比、忽略非风致附加气动阻尼力和惯性力的非线性特性对自激力测量精度的影响等若干重要问题。结果显示:对于3:2矩形断面，非风致附加自激力在测得的总动态力中的占比超过了风致自激力的占比，因此从测得的总动态力中提取自激力时必须扣除非风致附加自激力；非风致附加气动阻尼力和惯性力的非线性对驰振自激力测量精度有一定影响，值得考虑；节段模型系统等效阻尼和刚度参数的非线性对节段模型驰振位移响应的重构精度有明显影响，在验证自激力测量精度时必须加以考虑。     

全尺寸航天器振动台多维振动试验的天地一致性研究(下)

地面振动试验中的全尺寸航天器响应与在天上全箭振动时的航天器响应是否一致的问题,即振动试验的天地一致性问题。通常,航天器振动试验方法无法同时反映航天器在天上全箭振动时航天器和运载火箭(简称器箭)界面的加速度条件和器箭界面的安装边界条件,因而无法保证其实验结果的可靠性。对针对这一问题,于全尺寸航天器而言,如果让航天器和振动台(简称器台)界面的加速度等于在天上全箭振动时的器箭界面的加速度条件,就能同时自动满足航天器器台界面安装边界条件,由此就能求得全尺寸航天器在振动台振动试验中的解析解,精确等同在天上全箭振动中航天器振动响应。首先应用动态实验仿真技术,导出天上全箭振动响应模型及其解析解,包括:器箭界面的加速度条件和航天器内部加速度响应。然后让全尺寸航天器与振动台的界面加速度等于全箭振动中导出的器箭界面加速度条件,由此就能对全尺寸航天器振动台多维振动试验进行仿真,给出在振动台振动试验中全尺寸航天器响应的解析解结果,可以证明在振动台多维振动试验中全尺寸航天器响应的解析解等于在全箭振动中航天器响应的解析解。这一研究成果,为采用全尺寸航天器振动台多维振动试验方法来精确再现在天上全箭振动中航天器多维振动力学环境提供了完整的理论依据和实践指导。     

全尺寸航天器振动台多维振动试验的天地一致性研究(上)

地面振动试验中的全尺寸航天器响应与在天上全箭振动时的航天器响应是否一致的问题,即振动试验的天地一致性问题在文中得到分析。通常,航天器振动试验方法无法同时反映航天器在天上全箭振动时航天器和运载火箭(简称器箭)界面的加速度条件和器箭界面的安装边界条件,因而无法保证其实验结果的可靠性。针对这一问题,在文中指出,对于全尺寸航天器而言,如果让航天器和振动台(简称器台)界面的加速度等于在天上全箭振动时的器箭界面的加速度条件,就能同时自动满足航天器器台界面安装边界条件,由此就能求得全尺寸航天器在振动台振动试验中的解析解,精确等同在天上全箭振动中航天器振动响应。首先应用动态实验仿真技术,导出天上全箭振动响应模型及其解析解,包括:器箭界面的加速度条件和航天器内部加速度响应。然后让全尺寸航天器与振动台的界面加速度等于全箭振动中导出的器箭界面加速度条件,由此就能对全尺寸航天器振动台多维振动试验进行仿真,给出在振动台振动试验中全尺寸航天器响应的解析解结果,可以证明在振动台多维振动试验中全尺寸航天器响应的解析解等于在全箭振动中航天器响应的解析解。这一研究成果,为采用全尺寸航天器振动台多维振动试验方法来精确再现在天上全箭振动中航天器多维振动力学环境提供了完整的理论依据和实践指导。     

撬式起落架动刚度及阻尼特性试验研究

起落架动刚度及阻尼特性是研究直升机“地面共振”问题两个重要参数。刚进入国产化阶段的橇式起落架迄今尚无靠的理论计算方法来确定这两个参数。本试验研究利用某型直升机真实的橇式起落架为试件，采用机械阻抗测量法来研究该起落架的动刚度及阻尼特性。试验使用电液伺用激振设备，对橇式起落架进行不同频率的激振，实时测量相应的载荷及位移响应，从而得出了橇式起落激振设备，对橇式起落架进行不同频率的激振，实时测量相应的载荷     

一种新型疲劳试验器的试验研究

PYD-1型叶片振动疲劳试验器是根据电(磁)涡流原理研制的一种新型疲劳试验设备。其工作频带宽、高频特性好、系统中引进串联电容谐振方案,功率消耗明显下降。在疲劳试验技术方面开创了一种新的激振方法。 本文阐明了电(磁)涡流激振的工作原理、性能特点;叙述了磁路分析与结构设计、电容谐振方案、振幅自动控制与遥控监视等。最后,介绍了用该设备对发动机叶片进行的振动疲劳试验,效果良好。     

二滩工程钢引桥风振试验研究

二滩水电站木材过坝机械系统中，斜坡段钢引桥节段模型风洞试验分别在光滑流和大湍流度条件下进行，包括涡激振和抖振试验，以及颤振临界风速和颤振导数测定。试验求得的结果可作为该钢引桥结构动力计算风振稳定性分析的依据。试验中提出的颤振导数提取的方法，是在风洞弹簧悬挂系统中附加动力天平条件下求得的，这是一种新的尝试。     

海防导弹的振动模态试验

多年来,海防导弹的振功模态试验不仅广泛地应用正弦激振方法,同时还成功地把多点脉冲激振方法运用于大型复杂的导弹结构,这在国内尚属首次,突破了目前国内仅能把脉冲激振用于中小型结构状态。本文从理论到试验、定性定量地分析了我们的试验中所出现的各种现象,将其归纳分类,并给出了分析问题的方法,进而使我们找到海防导弹结构形式、导弹内部成件和外部部件等与振动形态之间的关系,由此我们可概括出海防导弹可能产生的几种振动形式,从而可使我们在结构设计之初和模态试验之前就可预示该结构的振动形态;文中阐述了结构质量和刚度对固有振动特性的影响紧紧依赖于结构振动形态这一重要关系,为此可利用这一特点来达到各种技术要求;我们也可从振动形态的分析中来检验结构设计的合理性。所以本文可指导结构设计人员如何根据振动要求和结构振动特性进行结构设计、再设计和结构优化。     

电涡流激振圆管的试验研究

ＪＤＺ－３型电涡流激振是研究外覆纤维合材料薄壁金属圆管振动特性的激振源，本文阐述了电涡流激振的工作原理，性能特征及其在研制过程中所进行的各种试验，如涡流感应头结构型，恒磁路系统，激振器与试件之间的间隙，交流激磁强度和感应头激磁线圈的设计等。还介绍了激振器与功效的阻抗匹配，最后，用该设备对六种不同圆管进行激振试验，取得了良好的结果。     

大型宇航器动力特性试验

对贮存状态的大型宇航器-支架车系统,采用脉冲激振即支架车的车轮通过设置在钢轨上的斜铁块向下跌落时所产生的冲击,对宇航器-支架车系统进行了动力特性试验,应用7T17S信号处理机的工程应用软件——标准软件和模态分析软件对激励和响应均为加速度的信号进行了处理,得到了宇航器和支架车在实际贮存状态下的传递特性、自振频率及振动传递率在其上的分布形态,发现了宇航器-支架车系统贮存状态下在核爆地震环境中的抗振薄弱部位。     

车架结构模态试验和分析——复数功率法在多点激振中的应用

为了建立221型汽车车架动力分析数学模型,用适调多点激振法进行了模态试验,测出了前八阶模态频率和(空间)振型。用复数功率法测出了它们相应的广义质量和结构阻尼系数。并在同样条件下,还用附加质量法、正交力法测出了同一试件前八阶模态的广义质量。本文将这些结果与复数功率法所得的结果作了比较和分析。     

航天器结构的零重力环境模拟试验问题

前言航天器绕地球运行所经受的零重力环境,首先考虑的是它的不利效应,如对宇航员生理和推进剂燃烧等的效应。后来曾利用来控制航天器的姿态。只有当大型轻质结构(如天线、太阳阵、辐射器和遮挡板等)在航天器上的广泛应用,特别是空间工业化及各类大型空间结构的研制,零重力环境才以其有利效应得到普遍的重视。相应的模拟试验要求也日见迫切,有关的模拟方法与试验技术迅速地步展。     

航天器动力学技术的发展和挑战

本文首先简要回顾了中国航天器动力学分析设计技术的研究发展和工程应用；然后，阐述了21世纪初期中国复杂航天器的发展对航天器动力学分析设计技术提出的新要求，重点分析了在动力学分析、仿真、优化与试验方面必须突破和解决的若干关键技术；最后，对中国航天器动力学分析设计技术的发展目标和前景作了展望。     

航天器柔性多体结构锁定撞击动力学分析与试验验证

介绍了航天器柔性多体结构撞击动力学分析的工程背景和研究现状,阐述了撞击动力学分析软件FMIDASAD的理论模型和数值计算方法,并应用地面展开锁定试验验证了计算结果.研究表明:撞击动力学分析软件FMIDASAD能够合理模拟柔性多体结构在展开锁定撞击过程中的动力学基本特征,其预示的撞击载荷幅值与试验结果较为接近,可以满足工...     

旋翼系统模态阻尼数值计算方法

首先基于Hamilton原理建立旋翼系统动力学模型,计算旋翼的振频和振型,然后对稳定悬停状态下的桨叶进行某阶模态的激励,并在旋翼重新达到稳定状态后停止激励,截取旋翼系统自由振动信号,用移动矩形窗法计算旋翼系统的模态阻尼.这种计算系统模态阻尼的数值方法能够对旋翼系统在不同工况下的各阶模态阻尼进行仿真,而且在仿真过程中可以根据桨叶振型将激励按相同相位施加于各自由度上,使桨叶只按该阶振型振动.使用该方法可以突破旋翼动力学试验中激振位置、激振频率与相位的限制,获得旋翼系统更全面的动力学特性.     

航天器环境试验标准体系研究

环境试验是航天器安全和可靠性的重要保障。本文在对航天器研制过程中所经历的环境及效应分析的基础上,从航天器的系统构成和航天器的研制流程角度,对航天器的环境试验进行了分类,进而构建了航天器系统级、分系统/组件级、材料/器件/电子元器件级的环境效应试验标准体系,这对航天器的研制及航天器的在轨安全和高可靠性具有重要意义。     

橇式起落架动刚度及阻尼特性试验研究

起落架动刚度及阻尼特性是研究直升机“地面共振”问题两个重要参数。刚进入国产化阶段的模式起落架迄今尚无可靠的理论计算方法来确定这两个参数．本试验研究利用某型直升机真实的模式起落架为试件，采用机械阻抗测量法来研究该起落架的动刚度及阻尼特性。试验使用电液伺服激振设备，对模式起落架进行不同频率的激振，实时测量相应的载荷及位移响应，从而得出了模式起落架的动刚度及阻尼。试验模拟了直升机完全停机及半升力卸载情况，在机场及冰面降落情况，以及３个不同方向的受载情况。试验结果已直接用于某型直升机的“地面共振”分析。     

多点正弦模态试验技术的注记

探讨了多点稳态正弦激振模态试验技术的几个问题，利用离散傅立叶变换的正弦信号数据处理方法和实现，多点稳态正弦激振频响函数估计方法，利用测试频响函数确定多点正弦相位共振试验的适调激振力分布的奇异值分解方法，给出了两咎利用相位共振试验确定结构参数的计算方法。