宇航产品振动试验用夹具绝对传递率的问题分析研究

振动试验作为考察产品可靠性的重要手段,如何正确有效的进行振动试验,是每个实验室或者试验人员必须要掌握的技能,振动试验夹具的优劣性,是保证振动试验顺利进行的重要前提,在实验室模拟振动时,输入量级和输出量级进行1∶1的传递,是不可能的.如果将振动台的激励源、夹具、产品看做三个不同的单元,则振动台的激励源可被视为输入,夹具视为传递,产品视为输出,这三者尽可能的刚性连接,由于阻尼的存在,在量级的传递过程中不可避免的会出现能量损失,导致无法实现1∶1的传递,但可将这种输入和输出之间的传递比尽可能的做到最大,也就是夹具的传递率最大,以这种假设为前提,以系统运动微分方程为理论基础,通过试验时的工作频率与产品及夹具在粘性阻尼系统中固有频率的关系,得出一个关于系统阻尼系数方程,同时借鉴半功率带宽法求的其阻尼系数,从而得到完整的输入与输出的关系比,即为夹具的绝对传递率,这样可以使得试验操作人员在进行试验的同时,更加明确输入的量级与产品实际经受的量级的对比关系,同时为工程中遇到此类问题时,提供一个切实可行的方法.     

振动试验夹具边界效应的动力学分析

振动试验夹具的边界效应是影响振动试验模拟精度的主要因素之一。忽略试验件与试验夹具之间的动力学作用,应用振动台的基础激励来模拟实际的振动环境,其结果的有效性依赖于工作状态的振动边界和试验状态的振动边界在多大程度上满足无限大阻抗输入模型假设。文章提出了一种分析夹具边界效应的有效方法,该方法来源于结构动力学分析的子结构方法,将包含夹具在内的试验系统的动力学特性表述为子结构动力学特征参数描述的标准特征值问题,通过特征频率与振型的比较,评价夹具的边界效应。数值模拟展示了分析过程,并验证了该方法的实用性。     

小卫星声-振联合试验耦合响应分析及预估

卫星在主动段承受发动机脉动推力和气动噪声激励复合作用下的振动环境。以整星模型为试验对象,分别开展了卫星的振动台随机振动试验、噪声试验和声-振联合试验。对3组试验结果的对比分析发现,声-振联合试验中,基础激励和噪声激励对不同结构处响应在低频段和中高频段具有不同的影响规律。在此基础上,提出了一种工程应用方法,即用振动台试验和噪声试验的响应极值包络法以及线性叠加法以预示声-振联合试验的响应。     

力限控制缓解“过试验”原理分析与试验验证

一般加速度控制的振动试验中,在产品的共振频率处存在"过试验"现象。文章通过对基础运动激励下试验件的结构响应进行分析,研究"过试验"产生的原因,说明在一阶共振频率处控制振动台作用于试验件的力可以解决过试验问题。并成功地进行了卫星承力筒力限控制振动试验,对力限控制的有效性进行了验证。     

卫星电子设备振动试验用超高基频夹具设计

卫星电子设备振动试验用夹具作为固定试件和传递激励信号的重要部件,应具备高刚度和高基频的特性。文章提出卫星电子设备振动试验夹具的设计指标,包括对基频和横向振动响应的要求。通过结构优化,设计了一种轻质平板型夹具。振动试验验证结果表明,该夹具基频在2000 Hz以上,横向振动响应小于10%,达到了卫星电子设备振动试验夹具的设计要求。     

典型细长体结构的两点激励振动试验设计

在传统的细长体结构的振动试验中,通常采用单一振动台,通过扩展台面连接、多点平均控制的方式开展试验,可能造成结构不同部位的过试验或欠试验;而采用多个振动台协同开展振动试验可以模拟细长体结构的多点载荷激励,可提高试验模拟的置信度。文章通过某典型细长体结构,分析了传统单点激励振动试验的问题,对该结构两点激励振动试验方案、夹具、控制等的设计情况进行了介绍,并给出了实际试验结果。研究结果可为开展类似细长体结构的两点激励振动试验提供参考。     

力限技术的发展和应用前景

在航天器振动试验中引起过试验的主要原因是试验件安装结构和振动台的阻抗不同及制订加速度输入谱时采用包络法.解决此问题的一种思路是在振动中限制试验件安装界面的力,即力限技术,它包括力谱制订、力的测量方法、夹具设计和振动控制策略等关键技术.文章回顾了国外力限技术的发展,介绍了力限技术应用的关键技术问题,并对在我国航天器振动试验中力限技术的应用前景进行了展望.     

一种系统级多维振动试验技术

与传统一维振动试验相比,多维振动试验能更加真实地模拟实际振动环境,有利于暴露潜在缺陷。研究了一种采用4个振动台、分别从水平和垂直方向施加激励的系统级多维振动试验技术,并阐述了该试验系统的总体设计、机械解耦技术、多维振动控制技术和夹具设计技术。通过运用三维建模、动力学分析和优化设计等手段,自主研制了系统样机并开发了振动控制软件,在国内首次实现了4台电磁振动台两轴向的同时激励。对关键技术的验证试验表明,采用的各项技术满足试验需要,各项指标满足设计要求。     

基于联合仿真技术的虚拟振动试验平台建设

对电动振动台机电耦合系统进行辨识,通过Amesim软件建立了电动振动台的机电耦合模型,在Virtual.lab软件中建立了振动台与试验件的刚柔耦合模型,借助Matlab/Simulink软件建立了振动台的控制系统,最终基于联合仿真技术建立起了闭环虚拟振动台的正弦扫描振动试验平台。通过算例研究,表明所建立的虚拟振动试验平台能够很好地实现对试验件的正弦扫描振动试验,并能够实现仿真结果在Virtual.lab中的可视化。     

小型夹具随机振动试验高频超差问题研究

从试验夹具、夹具与振动台滑台之间的连接螺栓数目、连接刚度、连接非线性及连接阻尼等方面,分析了发动机测控电缆在随机振动试验中出现高频超差的原因。针对这些因素,提出采用降低夹具重心、提高夹具与滑台连接刚度、改善连接阻尼、多点控制等方法,解决了小型夹具在随机振动试验中出现高频超差问题,提高了小型夹具随机振动试验的控制精度和试验质量。此外,在小型夹具随机振动试验高频超差问题的研究中,给出了随机振动试验中低量级振动试验控制效果较好,而高量级随机振动试验时出现高频超差的原因;通过在夹具与台面之间加入毛毡方式,解释了试验中看似相同的两方向振动试验,控制效果却完全不同的原因。     

力限控制方法试验验证技术研究

文章以某型号承力筒纵向振动力限控制试验为例,对力限控制试验平台进行了介绍,包括力限试验夹具及力测量设备(FMD)、力信号采集和处理技术、力传感器校准技术等.对承力筒力限控制试验结果和加速度控制试验结果进行比较,指出力限控制方法对控制精度和试验结果的影响,并探讨了在我国航天器振动试验中应用力限控制方法需要面对的问题及可能的解决办法,为力限试验验证技术的深入开展提供了参考.     

联合被试设备的振动夹具结构仿真分析

由于和被试设备之间的耦合影响,所以对振动夹具的评价非常复杂。文章以轨道交通悬挂类变流装置的某通用型振动夹具为研究对象,与被试设备联合进行模态、动强度、疲劳等分析。仿真分析与试验的结果对比表明,振动夹具的固有频率会对被试设备的随机振动1σ应力和动力学响应产生较大影响;其承受的载荷在引入被试设备后更为合理,从而可以准确地预估振动夹具设计的合理性。联合被试设备的振动夹具结构仿真方法和结果可为振动夹具的校核、振动试验结果评价提供理论依据。     

多轴低频随机振动试验控制方式研究

文章基于某三轴六自由度液压振动试验系统,开展了多轴低频随机振动试验控制方式研究。首先介绍了多轴低频随机振动控制的基本原理,然后设计了台面下、台面上、夹具上等6种控制方式,详细介绍了各种控制方式下转换矩阵、转角条件的计算方法,并开展试验研究。结果表明:在多轴低频振动试验中,只要符合刚体六自由度计算原理,试验中可根据具体情况选择不同数量、位置的控制点,配合不同的转动条件和控制转换矩阵,实现规定的多自由度加载条件。该研究成果可为今后开展多轴低频振动试验时合理设置控制参数提供参考。     

电路板工装结构设计及其振动传递特性研究

针对印制电路板环境应力筛选试验要求,为减小夹具对试验结果的影响,提出以电路板尺寸、筛选效率以及固有频率等为约束的电路板工装设计优化方法,并以某型电路板为例进行电路板工装设计与迭代优化;继而开展模态仿真分析验证了工装设计的有效性;研究设计工装振动特性并固化电路板环境应力筛选测试方案,采用设计工装及固化方案完成电路板随机振动环境应力筛选试验。结果表明:所设计工装的一阶固有频率高于试验规定频率上限,满足工装夹具刚度特性要求。通过合理装夹和调整传感器布局等可使得电路板安装位置加速度功率谱密度曲线及均方根值满足GJB 1032A相关要求。     

振动试验夹具共振频率设计要求研究

为了使振动试验夹具的频率设计要求更加符合工程实际,文章对传统设计要求进行了总结,根据随机振动理论研究了传统设计要求与试验实际情况的差异。研究表明传统设计要满足一阶固有频率最大化的要求,而该要求存在不足：一是建立试验系统动力学模型时未考虑试件的质量及刚度,二是未考虑夹具与振动台连接的边界条件,三是未考虑载荷激励方向与模态关系。针对这些不足,文章提出了夹具共振频率最大化设计要求。分别采用传统的一阶固有频率最大化设计要求和共振频率最大化设计要求对某导弹夹具进行了设计,对比研究结果表明采用共振频率最大化设计要求所设计的夹具共振频率更高、质量更小。     

力限振动试验夹具设计要求和力测量装置校核方法

文章总结了航天器系统级力限振动试验夹具设计思路, 提出利用合力和合力矩进行力测量装置有效性校核的方法。并通过航天器系统级力限振动试验, 对力测量误差原因进行分析, 指出通过提高加速度和力信号信噪比的办法可使相对误差减小到±10%以内或更低, 验证了力测量装置的有效性。     

振动试验条件在夹具动态特性设计中的考虑

夹具作为试件与振动设备之间的连接部件在振动试验中起着非常重要的作用。为了减少夹具对试验的影响,文章采用有限元分析法进行夹具动态特性设计,并结合一个设计实例分析了振动环境试验条件与夹具动态特性的相关性。研究结果表明:在进行较宽频带振动试验时,合理处理振动试验条件与夹具固有频率之间的关系,可减少夹具对试验的影响。