典型舱段结构三轴振动/热复合环境虚拟试验方法研究

随着航天飞行器面临的力学环境愈发严酷,热与振动环境已成为造成结构损伤和破坏、产品功能下降或失效的关键因素。建立了一种考虑三轴振动与热复合环境的虚拟试验方法,以简化的筒形舱段为对象,分别建立石英灯阵高温加热仿真模型与三轴振动仿真模型,并通过实际试验数据得到振动台-夹具传递函数,将三者结合以建立三轴虚拟热振仿真模型。分别通过舱段结构单轴热振试验与三轴热振试验来验证所建模型的准确性,并基于验证后的模型获取三轴振动下结构中央测点随温度时变的传递函数变化情况。由舱段模态试验验证舱段有限元模型的准确性,对比前6阶模态频率误差不超过5%。在单轴热振试验中,仿真模型各测点响应均方根值(root mean square,RMS)与试验加速度响应RMS的误差不超过15%;在三轴向热振试验中RMS误差不超过20%,验证了所建虚拟热振模型的有效性。

火箭仪器舱结构模型的热振耦合模拟方法

传统的热振耦合方法缺乏对材料热特性变化的考虑,影响仿真分析的精度。为此,文章提出一种热特性参数与振动动态耦合的分析方法,建立动态变化的热振耦合方程,基于闪光瞬态法得到材料的热特性参数并将其应用在结构传热过程的数值仿真计算中。结果表明,是否考虑材料的热特性变化会对结构的传热过程仿真结果产生较大影响,并进一步影响结构的刚度特性仿真结果,从而造成结构模态分析偏差。采用本研究提出的动态变化的热振耦合模拟方法可提高传热仿真分析的精度和可靠度。

离心力场中振动台与柔性梁的运动耦合分析

采用“有限段”建模的思想 ,结合高斯最小拘束原理建立了在离心—振动复合环境试验中离心机臂与振动台运动耦合的非线性数学模型 ,并进行了仿真及试验分析 ,得到一些有益的结论 ,从而为复合环境下系统的减振、隔振设计和控制系统的设计提供了理论上的依据。

高斯最小拘束原理在一类刚柔耦合系统分析中的应用

应用高斯最小拘束原理 ,提出了对一类刚柔耦合系统的有限段建模方法 ,将悬臂梁的大范围运动综合到系统模型中 ,比较完整地反映了系统的动力学特征。仿真结果及误差分析表明该方法具有一定的精度。高斯最小拘束原理具有统一的表达形式 ,并可全面反映系统的惯量效应 ,适合于此类刚柔耦合系统的建模及分析。

离心机振动台复合环境实验系统的隔振研究

离心 振动复合环境实验系统由振动台安装在离心机机臂上构成 ,离心机提供线加速度环境 ,振动台提供振动环境 ,在振动台与离心机臂之间容易产生耦合 ,影响复合环境的实现。本文考虑将振动台垂臂安装于离心机臂上 ,根据模态试验结果 ,将离心机臂简化为单自由度系统 ,建立了振动台系统数学模型 ,分析了振动台与离心机机臂间的连接刚度和连接阻尼对隔振的影响 ,并设计了减振器 。

带中心刚体的旋转柔性件有限段建模

针对具有中心刚体并带有柔性梁附件的刚柔耦合系统 ,介绍了基于Kane动力学方程的多体动力学理论 ,并应用有限段建模方法对这类刚柔耦合系统建立了动力学方程 ,体现了梁类附件的柔性效应 ,反映了系统内部耦合产生的非线性特征 ,并呈现大范围运动所产生的动力刚化现象 .分析表明 ,所研究的建模方法比较完整 ,真实地反映了此类系统在大范围运动下的动力学特性 ,并具有较高的精度 .

基于冲击响应谱的高速火箭橇滑轨路谱分析

为了评估高速火箭橇滑轨的平顺性,提出了一种基于轨道动态响应测量进行动态路谱分析的方法.该方法视火箭橇试验系统为橇轨耦合系统,以滑轨的动态响应作为火箭橇的基础激励条件,通过分析冲击响应谱获得滑轨的路谱特性.试验时选取火箭橇经过滑轨上该点时的加速度响应作为火箭橇的基础激励,得到火箭橇基础激励的加速度响应谱,再将加速度响应谱变换为位移响应谱,最后利用该点的火箭橇通过速度将位移响应谱变换为空间谱,即动态路谱.将该动态路谱作为高速火箭橇滑轨的输入进行实测分析,结果表明：谱密度值为10～10-4mm2·m,不平顺周期集中在0.01～2.50 m-1,采用动态路谱分析方法得到的滑轨不平顺特性与霍洛曼滑轨特性基本一致,可以作为高速火箭橇的随机激励条件。

岩土工程中动态离心模型试验技术的应用

介绍了动态离心模型试验技术的发展、原理及目前国内外的应用现状 ,讨论了这一技术在土动力特性研究、堤、坝、堰失效机理研究、边坡稳定性研究、地基液化及基础沉降研究。

离心力场中电液振动台的振动模拟实验研究

本文建立了一套与离心振动复合试验有重要关系的轻基础条件下的振动控制实验装置，进行了模型分析及实验研究，分析了系统的振动特性，结果表明，振动台激振时对离心机的影响不可忽视，必须在振动台和离心机臂之间采取隔振措施，并为系统的隔振设计提供了重要依据。

电液振动台自适应Fuzzy-PI控制器的设计

在离心加速度和振动复合环境中，用于结构振动试验的电液伺服控制系统是一个时变耦合的非确定性系统。本文考虑了上述因素，提出了自适应Ｆｕｚｚｙ－ＰＩ控制方法。控制参数可由自适应Ｆｕｚｚｙ－ＰＩ构件进行动态调整。采用模糊法则及ＣＲＩ推理确定参数。本文介绍了控制器的设计方法，并给出了正弦振动加载试验的结果。结果表明控制器有较高的稳态精度，动态特性好，自适应能力强。

LLE算法的模态识别及影响因素研究

局部线性嵌入算法(LLE)是一种实现对高维数据降维的流形学习算法,可基于结构响应数据进行模态参数识别,算法的噪声敏感度和稳定性对参数识别精度具有重要影响。本文以一块复合材料板为研究对象,利用LLE算法对其振动响应数据进行降维处理从而实现模态识别,重点分析了该算法的噪声敏感度和其在不同采样频率下的流形特征稳定性,同时利用模态置信准则(MAC)衡量LLE算法提取得到的振型与有限元振型的相关性。结果表明,利用LLE算法识别的模态参数具有较高的精度,且LLE算法具有较强的抗噪声干扰能力,采样频率对LLE算法的影响与采样定理相一致。

智能型力协调加载控制器的研究

将非线性预测与 Fuzzy- PI控制相结合 ,设计了以专家系统为基础的智能控制器 ,并将其应用于力协调加载试验系统。试验结果表明 ,控制器精度优于 1% ,同步误差小于 1% ,具有较强的鲁棒性和稳定性 ,并便于知识的更新和系统扩充。

航天器再入制导方法研究现状与发展评述

介绍了国内外航天器再入制导方法领域研究的近期进展,分标准轨道制导法和预测-校正制导法详细剖析了各种再入制导律的设计思路与研究框架,指出了自主性、自适应性和鲁棒性、并且能够适应多任务的新型再入制导方法是目前的研究热点和发展方向。

基于不确定性推理原理的机组振动信息融合技术

利用D S证据推理理论对不确定性结构振动进行融合推理 ,给出了传感器特征信息融合算法和决策融合算法。并结合发电机组地基的振动控制问题 ,对传感器的特征信息进行融合 ,得到了控制的决策信息值 ,为抑制大型发电机组地基的振动提供了依据。

典型热防护壁板结构的热模态分析

气动加热产生的热环境会使结构动力学参数发生显著变化,影响结构的承载能力和强度极限,因此结构的热模态分析是评估结构动态力学环境适应性的重要手段。结构热模态分析有两种手段:数值分析和热模态试验。而目前对高温及高温梯度下的结构热模态分析研究较少。本文针对典型热防护壁板结构,研究了气流加热的高温热环境模拟方法以及结构热模态试验和分析方法;获得了不同温度及温度梯度条件下典型热防护壁板结构的振型、固有频率,分析了结构振动特性的变化规律;通过数值模拟与试验对比,发现温度梯度因素对结构动力学参数具有显著的影响。进一步研究温度及温度梯度对结构动力学参数的影响,对热载荷下的结构设计具有指导意义。

航天器大型天线振动控制方案及其试验验证

随着航天器大型天线的研制需求越来越强,大型天线的振动控制问题逐渐引起工程界的重视。文章介绍了一种大型天线的主、被动振动控制方案,研制了相应的振动控制原理样机,并利用实际天线结构进行了控制效果的地面试验验证。试验结果表明:安装被动阻尼器后天线伸展臂振动响应幅值下降达66%,采用主动振动控制后天线结构响应幅值下降达92%,初步验证了振动控制的有效性。最后,指出后续航天器大型天线振动控制研究应重点突破的关键技术。

火箭橇试验推力测量方法研究

以典型火箭橇试验系统为对象,对系统运动的不同阶段进行力学分析。在建立推力测量系统基础上,对不同马赫数下火箭橇试验的推力数据进行分析处理。研究结果可为综合力学环境火箭橇试验平台的建立提供参考。

基于纳米吸能流体的火工点式分离装置缓冲技术研究

运载火箭火工点式分离装置工作时具有强冲击载荷特性,为有效降低冲击峰值,提出了一种基于纳米吸能流体结构的冲击缓冲技术。首先进行纳米吸能流体的吸能原理研究,建立其本构关系,揭示影响其吸能密度的主要因素;其次开展火工装置有限空间内的纳米吸能流体缓冲结构设计;最后通过有限元仿真与试验验证其缓冲性能。试验结果表明,本文设计的基于纳米吸能流体的缓冲结构,吸能密度高达122.8 J/g,冲击力峰值较空载条件下降了59.2%,冲击加速度峰值下降了63.4%。

自适应多点悬挂重力补偿系统研究

大型桁架式可展开航天结构在地面试验时,存在大挠度变形、精度低、泛用性差等结构特点,为提高地面试验有效性,提出了一种自适应多点悬挂重力补偿控制方法。首先,设计系统辨识算法和控制器算法,解决了多点耦合问题。其次,建立Simulink与Adams联合仿真平台,通过仿真分析选择算法参数,验证了算法的可行性。最后,以大型桁架式航天天线为对象,搭建重力补偿系统实验平台并进行实验验证。实验结果表明:控制系统在稳态环境和动态环境下均能快速收敛。稳态环境下,平均稳态误差为0.5503%;动态环境下,平均稳态误差0.526%。完成了航天结构天线的重力补偿,为多点重力补偿系统方案的实施提供建议和改进措施。

六面体柔性桁架多体结构的模态测试实验研究

采用半正弦冲击波形 ,通过内力激振的方法对六面体空间柔性桁架结构进行了模态实验研究 ,得到了系统的前四阶固有频率和模态振型。比较实验结果与理论计算结果 ,二者能够很好的吻合 ,验证了理论计算方法的正确性。实验结果表明采用内力激振的方法能够有效的激起结构的固有频率 ,所得的振动参数可为下一步空间柔性桁架振动主动控制提供直接依据。