振动试验中力限控制技术

文章阐述了在地面模拟航天器经历的力学环境时,应充分合理地考核航天器的结构；回顾了国内外解决振动试验中过试验问题的方法；全面介绍了振动试验中的力限控制技术。该技术是利用加速度控制的同时,通过限制振动试验中受试产品与工装连接面作用力的大小,来避免振动试验中的过试验问题。     

某型导弹的地面振动条件修正与评估

为解决某型导弹及其关键产品在地面振动试验中出现过考核和欠考核的问题,提出了一种基于遥测数据的地面振动试验条件修正与评估方法。首先,通过功率谱分析地面振动试验数据和遥测数据,结合振动响应裕度指标,实现关键产品的振动响应量化评估。其次,通过振动响应裕度指标合理地评估关键产品在地面试验、仿真分析和飞行试验中振动响应的变化规律。最后,根据遥测数据的功率谱曲线选取拐点频率,并修正地面振动试验条件,使得关键产品的振动响应均方根值由国军标的5.7g降低至3.4g,避免低频欠考核和高频过考核现象。通过振动响应裕度指标,验证了该文所定振动条件的有效性。采用随机振动分析和振动响应裕度指标,能评估关键产品地面振动试验的合理性。     

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。     

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。     

基于神经网络的非线性结构有限元模型修正研究

现有的动态有限元模型修正方法几乎都是建立在线性假设基础之上，修正中利用固有频率等线性系统特征量。工程中，真实的结构振动系统都是非线性的。虽然在许多情况下，线性化假设获得的结果能够较为准确地反映真实系统的特性。但是，在结构的非线性特征较为明显时，必须考虑非线性因素，这时，现有的模型修正方法将不再适用。现以非线性梁为研究对象，采用基于神经网络的修正方法探索了非线性结构的有限元模型修正问题。仿真研究中利用有限元分析的响应数据训练神经网络。修正结果表明，包括非线性弹簧刚度系数在内的三个设计参数修正后误差均在1％以内。说明基于神经网络的有限元模型修正方法适用于解决非线性结构的有限元模型修正问题。     

减小整星基频漂移的主承力结构设计

针对以往小卫星振动试验中出现的频率漂移现象,分析了问题产生的原因,提出了解决改进措施,并对关键部位结构进行了优化设计,试验验证了改进措施的有效性.此项设计已经应用于后续多个在研卫星型号.     

航天器振动试验中的频率漂移现象研究

文章针对航天器振动试验中较为常见的频率漂移现象,分析了其影响,并结合工程案例讨论了可恢复和不可恢复频率漂移现象的产生机理。尤其针对蜂窝夹层板在振动试验中/后的频率漂移,对两种典型的结构失效模式进行了分析。研究结果可为航天器振动试验中出现频率漂移时的原因分析和航天器结构设计提供参考。     

航天器预复振响应对比分析研究现状综述

对航天器预复振响应对比分析的研究现状进行了综述。介绍了航天器振动试验中预振和复振试验(简称预复振)结果不一致现象的三种典型表现形式:共振峰漂移、共振峰数量变化和共振峰幅值变化。分析相关试验研究和数值模拟文献,指出边界非线性、材料非线性和结构损伤等因素是造成预复振结果不一致的主要原因。对边界非线性,主要从间隙非线性理论研究和螺栓松动试验验证两方面讨论了边界非线性对预复振不一致的影响,发现结构间隙可造成共振峰漂移,预紧力和阻尼对频率漂移也有影响,而螺栓松动则可改变传力路径和结构导致共振峰漂移。对材料非线性,研究认为蜂窝材料特性随载荷、时间、温度等因素的变化可导致航天器结构特性改变,从而出现频率漂移。对结构损伤,研究发现这会导致航天器结构特性发生不可逆变化而造成预复振试验结果出现差异。针对目前研究以共振峰漂移问题为主,且局限于理论和仿真,尚不能应用于科研实际的现状,根据当前航天发展和工程需要,对振动试验研究的发展提出了建议:推进复杂结构系统的振动响应研究体系建设;完善航天器振动试验评价技术;加强航天器振动试验数据管理系统建设。     

基于模态缩聚的限位状态驱动机构非线性动力学分析

含限位的驱动机构具有刚度非线性特征，在正弦振动力学试验中，不同试验量级加速度激励下其主频位置、响应放大倍数等动力学特性均会发生变化，需要开展动力学响应分析提前预示非线性影响，指导产品抗力学环境设计。基于模态缩聚理论，发展了一套针对限位非线性问题的正弦振动响应快速分析方法，可适用于各类复杂驱动机构类产品，避免了大规模有限元模型的非线性计算。算例分析表明:该方法可有效预示不同振动输入量级下限位非线性对产品响应特性的影响，反映出典型的非线性频响突变现象，且计算效率高，可为产品力学特性仿真和力学试验的开展提供有力支持。     

力限控制技术应用研究

振动试验中,振动台的机械阻抗大于产品的真实安装结构的机械阻抗是造成过试验的原因之一。文章通过模型的仿真计算与试验,对由于边界条件的改变引起的过试验原因及过试验程度进行了研究,进而分析确定了力限控制条件,在模型的振动试验中应用力限控制技术,获得模型结构响应数据。通过对试验结果的比较,表明力限控制技术可有效缓解过试验程度,使振动试验更接近产品真实的力学环境。     

大型可展收支撑臂模态试验研究

大型可展收支撑臂具有低频、振动响应非线性的特性,文章对其模态试验进行了详细研究。通过有限元模型分析得到响应点和激励点的位置,采用不同的试验方法实施支撑臂的模态试验,对试验数据进行分析,得到支撑臂前6阶模态的固有频率、模态阻尼和模态振型。结合有限元方法对试验进行对比分析,表明试验结果可靠。该研究成果对太阳翼、展开天线等大型部件的模态试验也具有一定借鉴意义。     

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。     

随振动量级增加卫星结构频率下移的分析

对卫星振动频率随量级增加而出现下降，即振动频率“漂移”的现象进行了初步分析。发现随振动量级的增加。结构的非线性表现突出。结构的刚度下降和阻尼增加，可认为主要是由蜂窝材料的非线性因素所致。     

六自由度振动台台体结构优化设计研究

在应用六自由度振动台进行高频振动测试试验时,若台体结构被激发产生共振,则会影响测试结果的准确性。为保证台体的共振频率在工作频带之外,同时使台体重量更轻,文章提出基于二级多点逼近算法的六自由度振动台台体结构优化方法。首先建立台体结构的有限元模型,并根据实际应用工况确定台体连接面法向位移约束的边界条件,以壳、梁单元的截面尺寸和外形半径大小为设计变量,建立以台体结构一阶固有频率和静强度为约束、质量最小为目标的模型。然后,利用二级多点逼近算法对模型进行尺寸优化,并以人机交互的方式实现外形半径的优化,得到满足约束条件的优化解。最后依据优化结果设计与制造出台体结构,并完成台体样机。该台体结构实现了轻量化设计要求并应用于振动试验,验证了该结构优化方法的有效性。     

部组件振动试验中高频超差问题的探讨

文章简要介绍了振动试验系统的工作原理,描述了部组件试验中高频超差的现象。通过分析,认为振动输入条件(参考谱)、控制参数、试验夹具、装夹方式、控制点的位置选择、系统的自振频率是造成高频超差的6个主要影响因素,为此给出了相应的措施。     

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。     

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。     

应用位移频响函数进行模型修正

应用相关性分析后试验测量所得的位移频响函数对动力学分析模型的刚度矩阵、质量矩阵、阻尼系数进行修正,使修正后分析模型的频响函数与试验测量所得的相一致.该法不仅修正了动力学分析模型频响函数的峰值响应,还很好地修正了分析模型的固有频率,使得修正后模型峰值响应处的频率与试验测量所得的峰值响应处的频率相一致.该法具有明确的物理意义,数值算例表明,此法方便可行,修正结果精确,工程实际意义较强.     

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。