声振环境下航天器结构应力时程分析

航天器发射段严酷的声振环境可能造成薄壁结构上产生一定的裂纹损伤,评估这种裂纹损伤的重要前提是获得结构最大应力的时间历程。针对该问题提出一种航天器结构声振环境下应力时程分析方法。首先基于统计能量分析得到薄壁构件空间平均弯曲应力功率谱,然后基于应力翻倍原则考虑边界条件对应力集中的影响,获得薄壁构件上最大应力的功率谱,最后用随机相位正弦波叠加的方式对最大应力的时间历程进行模拟。针对某载人航天器,采用该方法计算其在发射主动段声振环境下的结构响应,分析其响应特性,得到了密封舱薄壁球底上法兰盘附近最大弯曲应力的时程,并采用雨流计数法对其循环计数特性进行了分析。研究结果可为航天器薄壁结构裂纹损伤评估提供参考。