夹具动态特性与振动试验控制精度的关系研究

根据随机振动试验闭环均衡控制原理,采用单自由度模型研究了夹具动态特性与控制精度的关系。计算和试验表明,采用常规金属材料夹具可以满足在控制精度的容差限内实施预定的振动加载要求,但可能降低振动控制的动态范围,同时需要根据具体情况确认夹具对试验件边界模拟的有效性。

包装产品公路运输环境模拟试验的加速因子

目的研究了GJB 150.16A推荐的包装运输试验条件对应的试验加速因子。方法基于Miler-Palmgrem模型的疲劳损伤等效基本理论,导出了车辆实际运输时的行驶速度、结构的材料疲劳参数与试验加速因子之间的数学表达式,并对不同的运输工况进行了加速因子的定量分析。结果不同的运输工况（行驶速度）和不同的结构材料（疲劳参数）,当应用GJB150.16A推荐的包装运输试验条件时,其试验加速因子相差很大,变化范围为1.6~9.0。结论设计包装产品的运输试验时要考虑运输工况对加速因子大小的影响。

Welch谱估计的随机误差与置信度

目的分析Welch谱估计的随机误差及置信度。方法首先导出Welch谱估计量随机误差的表达式,然后采用正态标准化处理方法,将Welch谱估计分量转化为χ2变量。结果获得了Welch谱估计的置信度分析方法。结论以128自由度的Welch谱估计结果的随机误差(12.5%)作为相对置信区间,则其置信概率为68.4%,若要达到95.5%以上置信概率,则Welch谱估计的自由度不能小于512,相应的随机误差为6.25%。

宽带随机振动试验条件的加速因子

研究基于疲劳损伤等效的宽带随机振动试验条件的加速因子。首先回顾了基于窄带模型的随机振动试验条件的加速因子表达式,然后应用随机振动疲劳损伤的频域估计方法——基于窄带模型的修正方法(WL方法、α0.75方法和TB方法等),得到了宽带随机振动试验条件加速因子计算的通用表达式。数值模拟分析表明,基于窄带模型的加速因子表达式对于比例载荷的宽带随机振动也是适用的,而对于非比例载荷,则需要应用文中提出的通用表达式才可以获得宽带随机振动的加速因子。

3σ准则应用对结构疲劳损伤评价的影响分析

工程研究中经常要应用3σ准则来实现随机振动过程的时域、频域转换。文章应用疲劳损伤分析的频域方法,讨论了3σ准则的应用对于振动疲劳损伤累积评价结果的影响。应用满足Rayleigh分布的窄带模型及其4种典型的修正方法分析疲劳影响因子,数值模拟结果表明,3σ截断后的疲劳损伤累积仅占全部疲劳损伤累积的约70%(取m=6),与材料疲劳参数m有关,且基于窄带模型的疲劳影响因子分析方法具有一定程度的通用性。

平面问题中主应变测量不确定度评定

目的实现平面场中主应变的测量不确定度评定。方法首先建立主应变的是非线性传播测量模型,然后应用基于二阶TAYLOR级数展开理论的不确定度传播方法(LPU方法),开展平面问题中主应变的测量不确定度评定。针对二种常用的应变花,建立以主应变为输出量、以应变花之三个方向测量应变为输入量的测量模型,并将二阶LPU方法应用于该模型。设计数值计算算例,以说明主应变不确定度的评定过程和方法,并与一阶LPU结果进行了比较。结果当应变花三个方向的应变测量结果相近时,文中方法与一阶LPU方法获得的主应变的不确定度评定结果存在明显的差异,主应变不确定度评定结果在数值上都大于应变花测量的不确定度。当应变花三个方向的应变测量结果相差较大时,文中方法和一阶LPU方法获得的主应变测量不确定度评定结果相差不大。结论特定情况下,主应变的测量不确定度值远大于应变花测量的不确定度,且与一阶LPU方法的评定结果有显著差异,二者可相差一倍。

飞行振动环境随机试验模拟的载荷等效

研究飞行振动环境载荷地面试验模拟的等效性问题。基于模态质量的振型叠加方法应用于结构随机振动的响应分析,导出了随机振动载荷等效的一般表达式。针对小阻尼稀疏模态结构,得出了随机振动载荷等效的一种工程设计方法,并通过数值模拟验证了方法的可行性。

随机振动载荷动力学等效的一种工程实现方法

利用实验室振动加载技术来等效模拟实际工况的随机振动载荷,以研究结构的振动环境适应性,是工程界通用的做法。文中讨论了随机振动载荷动力学等效的过程与方法,针对小阻尼稀疏模态结构,给出了基于结构振动响应等效的随机振动载荷等效关系的工程应用表达式和评价等效载荷对疲劳损伤影响的方法。简支梁数值模拟表明,通过文中方法设计的等效随机振动载荷,不仅可以获得变化不大的结构响应,而且疲劳损伤等效结果也可以满足工程应用精度要求。

基于分频段加权的加速振动试验方法

振动环境工程研究现行采用的加速试验方法中,都只考虑了加速因子与频率无关这种情形,这不仅提高了试验设备的推力要求,也增加了位移指标要求。文章提出了一种分频段加权的加速振动试验方法,即通过对低频段加速因子的权重的优化设计,实现较小的位移指标要求,且疲劳损伤累积等效。给出了基于Dirlik方法和TB方法疲劳损伤等效的加速试验设计方法和工程实现流程。针对该方法开展了应用实例的计算,结果表明:在疲劳损伤等效的前提下,显著降低了振动台的位移,且推力基本维持不变。

制定室内模拟运输试验条件的一种方法

介绍了制定室内模拟运输试验条件的一种技术方法。以运输距离、运输速度及路面等级给出的运输环境条件可以采用空间频率功率谱密度(PSD)描述,进而获得以时间频率PSD描述的室内模拟运输试验条件。文中还分析了确定的路面等级的空间频率PSD的波动以及运输速度对于室内模拟运输试验条件量级的影响,结果表明:相同的运输环境条件,其室内模拟运输试验条件振动量级可以具有的波动范围;相同的路面等级,运输速度与试验条件振动量级成正比。工程应用中可以针对不同产品的设计要求来剪裁使用。

特种包装产品公路运输环境振动室内模拟试验研究

研究特种包装产品在公路运输环境下的振动问题,室内模拟试验是有效的手段之一。随机振动响应分析方法应用于运输车系统在多点位移激励下的动力学响应研究,获得了车厢底板振动响应与公路路面不平度谱和行车速度之间的关系,建立了用路面不平度谱和行车速度描述的位移激励的试验条件等价转化方法;通过统计特征参数的比较分析,讨论了谐波叠加生成方法可以等价重现实际运输环境振动随机过程的技术合理性,并介绍了一种利用凸轮机械系统的运输环境室内模拟工程实现方法;针对某型号特种包装产品开展了运输环境室内模拟试验设计与实施,结果表明室内模拟试验能够较真实地重现公路运输环境振动和实现特种包装产品的运输环境振动考核。

充气高压容器的有限元建模与随机振动响应分析

将气体近似地考虑成软固体,提出了一种直接对气体划分单元的高压容器的建模方法,推导了软固体单元的弹性矩阵,建立了整个容器结构的动态有限元方程并进行了随机振动响应计算分析。以实验结果为依据,将本文的方法与传统方法进行了比较,结果表明本文的分析结果更为接近实际情况。

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。

疲劳损伤等效在随机振动试验中的应用

以疲劳损伤等价为基础的随机振动试验是评价结构振动环境适应性能力的重要手段。将基于位移模态和应变模态的模态叠加方法分别应用于结构振动位移响应和应力响应的分析中,建立了随机振动试验不同激励条件下,结构振动响应的关系;将结构随机振动应力响应的峰值概率分布通用关系应用于疲劳损伤评估,导出了振动疲劳损伤等效关系。以一个试验为例介绍了疲劳损伤等效原则在随机振动试验中的应用。

交叉模态对结构随机振动疲劳损伤的贡献

以小阻尼简支梁为例,讨论了交叉模态对随机振动疲劳损伤累积的贡献;结构的响应分析采用模态叠加方法,随机振动疲劳损伤累积分析采用M iner线性疲劳损伤准则。数值模拟结果表明,即使是小阻尼稀疏模态结构,交叉模态对结构振动疲劳损伤累积的贡献也是不容忽视的。

Fourier变换的基本格式与PSD非参数估计

以传统Fourier变换为基础的非参数估计方法是振动工程研究中PSD估计的重要方法。文章以周期图法为例,研究Fourier变换基本格式的不同对PSD非参数估计结果的影响。首先介绍了Fourier变换常见的几种基本格式及其对应的PSD非参数估计计算公式;然后基于PSD的物理内涵,分析、证明多种不同形式的PSD估计公式的同时存在是一种人为误解,只有惟一的一种PSD估计结果才是具有典型物理意义的;最后给出了Fourier变换的一种通用格式及其PSD估计计算公式。

随机振动载荷峰值强度的一种工程表述

为了分析以PSD描述的随机振动载荷的峰值强度,将广泛应用于地震工程和冲击环境工程研究中的冲击响应谱概念拓展应用到随机振动峰值分析之中,从理论上导出了各态历经Gaussian随机振动过程冲击响应谱计算的一般方法,并导出了简化的工程应用表达形式。数值模拟结果验证了文中方法的正确性和简化分析结果的有效性。

基于疲劳损伤分析的振动试验控制误差评价

振动试验的控制误差满足容差要求是试验研究的必要条件,然而满足容差要求的振动试验未必是有效试验。文章研究了几种典型的振动控制误差模型条件下结构疲劳损伤评价结果的变化规律。通过基于模态叠加获得的随机振动响应分析结果,建立了加速度控制误差与响应应力波动之间的关系;应用疲劳损伤的线性累积模型,评价应力波动造成的结构疲劳损伤变化。数值模拟结果表明,同样为±3dB的控制容差,不同的误差模型对应的结构振动疲劳损伤最大可能相差两个数量级以上。

多点不相关随机振动载荷的动力学等效模拟

地面振动试验能够应用于结构的振动环境适应能力研究,是因为当结构满足一定的动力学特性要求时,试验室振动载荷可以等效模拟实际振动环境载荷的动力学效应。给出了随机振动载荷等效设计的一种工程方法,它基于结构随机振动响应近似分析原理,以结构位移响应和/或应力响应等价为目标,实现了利用单一随机载荷模拟多点不相关随机振动载荷的等效;为了进一步评价等效载荷的有效性,应用累积损伤线性模型分析结构振动疲劳损伤及其等效过程中的变化。简支梁数值模拟结果表明,利用这种方法设计的等效载荷,可以等效模拟多点不相关随机振动载荷,简支梁的响应与疲劳损伤相差不大。

加速运输试验中非高斯振动响应疲劳损伤等效

考虑非高斯随机振动响应对加速运输环境试验精度的影响,是装备环境工程研究领域的新课题。通过分析2例典型的加速运输试验实测数据,确认了超高斯随机振动响应的客观存在,引入非高斯随机振动疲劳损伤估计的等效因子方法,对基于LTI系统高斯随机振动理论设计的原试验设计进行了疲劳损伤等效修正,结果表明:在不改变控制方式和控制谱的情况下,试验时间应该由原始设计的50 min和45 min修正为21.1 min和20.2 min。