用火工品产生中高量级冲击的试验技术研究

用可控的火工品爆炸源在冲击台上模拟冲击具有快捷、稳定、量级高的特点,是一种极有潜力的试验技术.通过研究多种连接和衰减形式下的冲击特性,确定了一种多板平台结构,并进行多次冲击性能测试来探索试验技术的可行性. 试验结果表明：试验的可重复性、台面的环境均匀性较好;冲击谱偏差和冲击的量级虽然可以接受,但控制起来有一定的难度.要使火工品为爆炸源产生中高量级冲击环境进行常规试验成为一种常规的试验技术,还需要进一步的研究和发展.     

非经典粘性阻尼离散系统随机振动响应分析

为了解耦非经典粘性阻尼离散系统随机动力方程,本文引进"复模态对位移"(Paired Complex Modal Displacement-PCMD)的概念,用以表示复模态及其共轭复模态的配对位移。基于这一新概念,给出了非经典粘性阻尼线性离散系统的解耦分析,由此构成一个在随机激励作用下随机响应分析的简洁方法。另外,还采用了虚拟激励法进行功率谱密度矩阵分析,与传统方法进行响应的功率谱密度矩阵分析相比,这一方法大大提高了随机振动分析的效率。     

火工式爆炸冲击模拟试验响应谱型控制方法研究

响应谱型控制是火工式爆炸冲击模拟试验一个最关键的问题和难点之一。本文针对响应谱型控制的上升斜率、拐点频率及容差控制等,开展火药激励控制方法、响应板边界、工装动特性等对响应谱型影响的研究。结果表明,圆环形火药激励加载方式可实现800Hz-4000Hz拐点频率,响应板弹性阻尼边界可降低拐点频率及抑制高频上翘,单边加筋工装结构的拐点频率低于双边加筋工装结构。在工程试验中,采用该方法在40000g,900Hz/1600Hz的爆炸冲击试验中,实现了拐点频率和容差±6d B的谱型控制要求。     

新型摆锤式冲击响应谱试验台的研制

摆锤式冲击响应谱试验台是爆炸冲击环境远区模拟的主要设备之一。现有摆锤式冲击台摆锤提升速度慢、负载小、响应加速度量级小,不能满足试验需求,需要研制大负载高量级的摆锤式冲击台。在新型冲击台的设计中提出了一种新的摆锤提升方法,实现了摆锤的快速提升和防二次冲击。经测试,新型冲击台各项指标均达到设计要求,其性能分析对后续冲击响应谱台的设计和试验调试有一定的指导作用。     

基于随机减量的运行模态频域分析方法

以高层建筑、大跨桥梁等难以进行人工激励的大型复杂结构为对象,提出并实现了一种基于随机减量技术和复模态指示因子函数法的新型频域运行状态模态参数识别方法.由随机运行响应估计随机减量函数,然后通过时频域变换得到频域的半功率谱密度函数,并用复模态指示因子函数法从半功率谱密度函数中识别结构模态参数.最后对1个三维空间结构模型进行算法验证,得到相应的各阶模态参数,证明了将随机减量技术和复模态指示因子函数法相结合的方法识别大型结构模态参数的有效性和合理性.     

环境激励条件建筑结构的试验建模研究

通过环境激励模态识别技术对一座中高层新结构大楼环境激励试验建模研究。首先介绍了试验模型设计 ,并在现场测量整栋大楼在环境激励下的振动响应。然后采用新发展的频率空间域方法 ( FSDD)进行模态识别 ,分别在 0～ 4.5 Hz和 0～ 6.5 Hz频率范围识别出 9阶弯曲和扭转模态频率和振型。采用频率空间域方法识别了结构的阻尼特性 ,并得到满意的结果。所得试验模型已成功应用于 CFT大楼的有限元动态模型修正。所研发的试验建模技术可望在结构响应预报 ,健康监测和振动控制中发挥重要作用     

气动式爆炸冲击环境模拟装置试验技术研究

气动式爆炸冲击环境模拟装置模拟高量级冲击具有快捷、稳定的特点,通过试验研究表明其台面的重复性、均匀性及弹丸的速度控制都比较良好,能有效的模拟高量级冲击,从而取代了以往用火工品作为冲击源的试验技术,提高了其经济安全性.经过反复的试验调试,总结出了一些试验规律,同时利用有限元软件LS-DYNA进行了仿真分析,通过在仿真模型...     

基于遗传算法的冲击响应谱时域合成方法

冲击响应谱作为描述冲击环境的特征参数,广泛应用于设备冲击环境条件制订,而如何从冲击响应谱合成出时域信号,是开展冲击响应分析的基础。本文采用遗传算法开展冲击响应谱时域合成方法研究,通过构造波形基函数,并将合成信号的冲击响应谱与设计值进行比较,从而运用优化方法解决冲击响应谱时域合成问题。运用遗传算法全局优化的特点,对波形参数进行优化,得出满足冲击响应谱容差限制条件的解,并通过实例对该方法的结果进行了验证。     

自然激励下的运载火箭时变模态参数获取技术研究

新一代运载火箭在靶场加满液氢和液氧推进剂后,由于安全因素无法开展传统的有源激励模态试验,为了提高发射稳定性,必须获取运载火箭全状态下的模态参数。基于结构振动响应的互相关函数与单位脉冲函数具有相同数学构架的前提,采用改进模态自然激励技术(NExT-LSCE-LSFD)对风激励下采集的时域数据进行识别,获得了火箭加注过程中的时变模态参数,并通过空箱和液氧加注状态的力锤激励模态试验结果验证了自然激励方法的有效性。本次研究发展了自然风激励下的大型结构时变模态获取技术,可推广到其他大型结构工作模态在线识别技术研究。     

一种实现谐振响应夹具设计仿真计算

为满足高量值的冲击响应谱试验需求,使用有限元仿真方法对一种可实现谐振响应的夹具进行动态特性设计,分析其在瞬态激励作用下的冲击响应谱,根据仿真计算结果反复修正设计模型使其满足设计要求,并通过真实试验验证仿真设计结果.研究表明:振动台使用该谐振夹具可获得一定量值的谐振响应,可实现较高量值的冲击响应谱规范.研究结果对设计该类...     

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。     

圆柱-球体三自由度超声电机及其控制

研制了一种一阶纵振和二阶弯振模态组合的圆柱-球体三自由度超声电机。研究了其中两个自由度的运动轨迹跟踪控制策略,并将其应用于电机样机的控制。其中,运转速度的控制采用激励电压幅值调节法,针对位置控制提出了两种运动轨迹控制策略一种是逐点比较控制,另一种是矢量分解控制。本文提出了调节激励电压幅值的3种脉冲宽度调制(PWM)方法,对这些方法作了比较,并通过一系列实验得到验证。结果表明当改变激励电压幅值时,保持3个振动模态的相位差不变和激励电压信号不失真,是简化控制过程、提高控制性能的关键;矢量控制法效果较好,并有轨迹跟踪误差小、运动平稳和噪声小等优点。     

飞行器设备缓冲支架设计研究

火箭在点火、发射、分离等时刻会受到冲击激励,影响箭上设备的正常工作,甚至造成设备损坏。因此,针对箭上设备进行相应的缓冲设计研究十分必要。提出了较为新颖和高效的设计思路,采用产品设计与缓冲试验仿真预示迭代进行,最终运用试验验证的设计流程,大大缩减了设计周期和设计经费;同时,首次提出采用半正弦冲击等效冲击响应谱进行冲击仿真的试验预示技术,并通过试验验证了该仿真技术的有效性。形成的设计思路和设计流程对产品设计具有较高的经济效益和社会价值。     

导弹公路运输模态试验研究

对某型号特种车辆进行模态试验的研究,分别采用了敲击法模态试验、路障冲击试验和跑车试验三种方法对特种车辆模态参数的识别进行了尝试。同敲击法识别结果对比发现：路障冲击试验识别出的2、3阶固有频率分别降低了15%和0.8%,跑车试验识别出的1至3阶固有频率分别降低了55%、29%和9%;从整车的振型来看,导弹公路运输低频段主要以刚体模态为主。通过研究解决了导弹公路运输模态试验方法的正确应用问题,可为相关领域内导弹公路运输模态试验的研究提供参考。     

加筋壁板声响应分析与试验研究

利用板和筋的变形协调关系并忽略筋上剪切应变,应用能量法通过Hamilton变分得到加筋板的非线性运动控制方程。横向位移函数采用双级数假设,结合模态分析结果,取其基础模态。用准矩截断法线性化控制方程,估算板的应变响应。在行波管中进行声激励试验,并将估算的结果与试验结果比较,结果表明分析方法可用于工程计算。     

跨声速风洞颤振试验模型激振与数据处理方法研究

简述了几种主要激励方法在颤振实验中的优缺点,分别用瞬态激励、有限带宽白噪声激励和单频激励进行地面模态实验,测量机翼模型的振动响应,并用STD、ARMA和复指数模态参数识别等时域方法识别固有频率和模态阻尼,通过与软件计算结果对比分析得知,实测的固有频率与计算结果吻合很好.     

粉体阻尼的多颗粒冲击模型及其仿真研究

针对NOPD中微小颗粒之间的相互碰撞,以两端自由的等截面梁为研究对象,采用赫兹接触理论建立了多颗粒垂直冲击减振理论模型.进一步对颗粒的运动过程进行了数值仿真,得到了梁受到多颗粒冲击时的振动响应,籍此研究多颗粒的冲击减振效果.仿真结果表明,多颗粒垂直冲击时对其活动间隙值不敏感,在较大的范围内仍然有较好的减振效果,而且不会出现单冲体间隙选择不当增大系统振幅的现象.对梁中高频段(2500～6000Hz)模态的减振效果明显高于低频段(2500Hz以下)的模态,这说明多颗粒垂直冲击对系统中高频段的振动有更好的抑制作用.     

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.     

等离子体气动激励体积力的实验研究

等离子体流动控制作为一种新概念主动流动控制技术,其物理作用依据之一是"动力效应".体积力作为表征"动力效应"的重要参数,对研究等离子体流动控制的原理具有重要意义.介绍了实验原理及系统的基本组成,对等离子体气动激励体积力进行了实验测量.结果表明:体积力的大小在mN量级;固定激励频率,激励电压增大时,体积力增大,且线性关系非常明显;固定激励电压,体积力受激励频率的影响不大.     

圆形流管内高阶混合模态激发的全局标定方法

声模态发生器是通过调控扬声器阵列,进而在管道内激发特定阶次声模态的一种装置,可用于流管内气动噪声传播和环形声衬的降噪研究。使用多圈布置的扬声器阵列模态发生器,通过调节各个声源的幅值和相位,可实现高阶周向、径向和混合模态的激发。然而,扬声器阵列系统的通道输出偏差会在目标模态激发时产生显著的干扰模态。为消除扬声器系统通道输出差异对模态激发的影响,提出了基于最小二乘全局标定的流管内高阶混合模态激发方法。通过对扬声器声源的通道输出偏差进行全局建模,引入激励补偿因子和流场校正因子,将有流情况下各扬声器的系统输出偏差求解问题转换为无流情况下单个扬声器工作时的模态识别问题,通过矩阵变换和最小二乘法求解各扬声器的激励补偿因子,最终实现扬声器的幅值和相位激励修正。将所发展的模态激发与全局标定方法应用于所研制的圆形流管模态激发装置,结果表明：干扰模态的强度被显著抑制,且在工作频率范围内,目标激发模态的相对目标模态系数不低于10 dB。