随机振动加速度响应谱及与冲击等效性分析

目的 获得随机振动的加速度响应谱,提升随机振动与冲击的等效性分析精度。方法 首先,基于维纳-辛钦定理,推导单自由度系统在随机振动基础激励作用下加速度响应均方值的通用表达式;其次,分别推导单自由度系统在理想白噪声和限带非均匀谱随机振动基础激励作用下的加速度响应均方值;再次,基于3σ准则,推导限带非均匀谱随机振动的3σ加速度响应谱;最后,基于加速度响应等效,通过将装备随机振动条件的3σ加速度响应谱与冲击条件的冲击响应谱进行等效性分析,对GJB 150.18A—2009中的冲击试验剪裁条件进行精细优化。结果 精细优化后,可有效改善冲击试验剪裁条件的工程实施精度。结论 获得了限带非均匀谱随机振动的3σ加速度响应谱,并基于此对GJB 150.18A—2009中的冲击试验剪裁条件进行了精细优化,对于装备合理剪裁冲击试验具有借鉴意义。

冲击响应谱在炮击振动环境的谱编制应用研究

机载航炮是军机结构振动/冲击最严酷的载荷源之一,基于实测数据得到真实的环境谱,对于军机结构及机载设备的设计与考核非常重要。基于某飞机航炮实测响应数据,采用数字滤波法得到炮振环境下单点单次响应的冲击响应谱,并结合国军标和相关标准的要求,提出了基于不同统计数据类型的机载设备炮振环境分类方法,对每一组炮振实测数据进行归纳,得到了炮击振动环境实测谱和规范谱,最后通过某飞机舱段地面试验进行了验证。结果表明该方法相较于常用的位置区域分类和极值包络区域归纳方法更正确合理,且比行业内普遍采用的随机炮振通用谱更符合炮击真实环境。该方法可直接用于军机结构与机载设备的地面试验验证,具有较好的科学性和工程实用价值。

HL-3装置碳基第一壁系统地震响应谱分析

针对HL-3碳基第一壁系统进行了地震工况分析。建立了包含装置主体系统的整体模型,通过模态分析获得第一壁系统的基本动力学特征。采用响应谱法对第一壁分析模型进行地震分析,计算出第一壁结构在工况下的变形和应力分布。分析结果表明,碳基第一壁满足结构设计安全性要求。

基于PSO-LSN算法的冲击响应谱时域波形合成方法研究

针对冲击响应谱(shock response spectrum,SRS)试验过程中,试件受非线性、局部共振等因素影响导致控制易出现局部超差,需多次修正迭代时域基波波形参数的问题,通过分析冲击响应谱试验结果主要影响因素及变化机理,提出基于自适应学习的空间邻域驱动策略粒子群算法(particle swarm optimization based on learning spatial neighborhood driven,PSO-LSN)。根据粒子邻域相似性增强局部空间搜索能力,共享最优位置与速度信息,并结合自适应学习机制调整更新步长,实现对基于合成基波法的冲击响应谱时域波形合成优化。结果表明,基于PSO-LSN算法的时域波形合成在迭代前期对决策域空间有着较好的全局搜索能力,随着迭代次数的增加,其局部精细搜索能力明显提升,可获得高精准度的仿真计算结果,有效验证了算法的准确性和实用性,可为进一步提升冲击响应谱时域波形合成计算精度提供支撑。

基于双气炮冲击试验系统的冲击响应谱试验技术

针对大尺寸结构垂向高量级冲击响应谱的试验需求,通过对比冲击响应谱试验的各类实现方式,提出基于高量级气炮冲击试验系统进行两点冲击的试验技术。验证试验表明,采用双气炮可以实现大尺寸结构垂向高频高量级冲击试验的边界均匀性,避免单点冲击响应谱试验的欠试验问题,为航天器整机研发提供更真实可靠的数据。同时,双气炮冲击试验系统在理论上具备扩展能力,可为更大尺寸产品的高量级冲击响应谱试验提供支持。

冲击信号频谱与冲击响应谱关系的研究

为探究冲击加速度信号的频谱与冲击响应谱之间的关系,本研究应用 Synthetic time-domain signal程序将有限个傅里叶分量合成加速度时域信号,并用SRS_compute程序计算该信号的冲击响应谱,从而研究冲击加速度信号的各个傅里叶分量对冲击响应谱谱型的影响。研究得到了一些结论,这些结论揭示了傅里叶分量的频率、幅值及相位对冲击响应谱谱型的一些定性和定量的影响机理,同时也分析了冲击响应谱与其各傅里叶分量的冲击响应谱之和的关系。研究所得结论对冲击响应谱试验的调试以及对冲击响应谱试验结果的分析都有一定的指导意义。

多点同步冲击响应谱试验技术初步研究

爆炸分离冲击环境是导致航天器产品发生故障的主要原因之一,航天器爆炸分离时以多个爆炸螺栓或切割锁点爆的方式进行分离,冲击源具有多源、同步的特点。现阶段试验室模拟爆炸分离冲击环境多以水平冲击台或垂直冲击台的方式开展,存在冲击量级不均匀及应力衰减问题。本文提出一种多点同步冲击模式,对多点同步冲击试验技术进行了探索,并对多点冲击模式下的冲击响应进行了初步分析。

航空液压管路系统振动疲劳寿命评估的响应谱方法

目的实现航空液压管路系统在一致/多点激励作用下,高周疲劳寿命的准确高效获取。方法考虑管内流体Coriolis力和夹具的附加阻尼效应,建立一致/多点激励作用下,航空液压管路系统振动疲劳寿命评估的响应谱方法。首先,采用复模态叠加法,在状态空间对其控制方程进行降阶,推导出一致/多点激励作用下航空液压管路随机应力响应的显式表达。然后,基于现有的疲劳响应谱方法,依次引入与模态速度与基础激励相关的广义相关系数,并计入非比例阻尼以及多点激励效应,建立一致/多点激励作用下航空液压管路系统疲劳响应谱方法组合格式。结果采用雨流计数法验证了本文方法的计算精度,并讨论了分析效率。同时,探究了管内流体流速与激励的部分相干性对于管路系统疲劳寿命的影响。结论本文方法计算效率极高,且计算精度稳定,并考虑了管内流体负载与多点激励效应对疲劳寿命影响,能够满足工程中复杂管路系统振动疲劳的分析需求。

冲击响应谱试验波形发生器的残余应力释放特性

针对冲击试验中试件连续冲击会使曲线产生较大偏差的现象,对冲击响应台的波形发生器的应力释放行为进行了有限元分析,并对波形发生器进行了冲击试验,改变波形发生器的静置时间,对比不同静置时间下的冲击波形,通过热处理的方式,加快波形发生器的形变回复,进而提高冲击试验的试验精度。研究可为今后对冲击响应谱试验波形发生器的研究和应用的参考提供了理论基础。

冲击响应谱虚拟试验方法研究

本文旨在针对产品的冲击响应谱试验以及抗冲击强度设计分析需求,基于水平气动式冲击试验台开展有限元建模、冲击动力学仿真分析,提取结构的时域响应,再结合自主设计的冲击响应谱计算程序得到其响应谱,完成冲击响应谱虚拟试验系统搭建。研究分析不同模型参数对虚拟试验响应谱的影响,此方法能够合理有效的模拟水平式冲击试验台的试验过程,预示系统冲击响应。

超高层建筑横风向风振响应计算的响应谱法

根据超高层建筑横风向风振响应的特点,提出了超高层建筑横风向风振计算的响应谱法,相对于传统计算方法,响应谱法具有以下特点:(1)响应谱法基于横风向风荷载沿建筑高度分布的特征及随机振动理论分析计算结构响应,该方法直接对分析结果进行数据拟合,相比于传统方法只拟合建筑风荷载基底合力均方值及功率谱密度函数的特点,该方法减少了计算中间过程,减小了计算误差。(2)采用响应谱方法计算结构响应时,可以考虑多阶振型的贡献。(3)响应因子本质上是反映结构振动对准静态风荷载放大作用的响应谱,在应用上与地震作用计算方法类似,便于工程人员理解和应用。由于公式简单、易于理解,响应谱法具有较好的操作性,可为超高层建筑横风向抗风设计提供参考。

放大工装及响应谱控制在振动试验中的应用

某安装于飞机作动筒内的传感器振动量值约为130 g,超过了振动台额定量级。文章灵活利用振动工装的传递特性,设计了具有放大作用的工装,使振动台的输出量级放大并传递给试验件,以达到振动台低输出而试验件高量级振动的理想效果。然后,搭建了振动试验系统,运用加速度响应控制方法成功完成了位移传感器高量值持续14 h的振动耐久环境试验。仿真与试验结果表明:该工装的设计达到既定的放大设计要求。

冲击响应谱测量仪电校准方法

基于对冲击响应谱测量仪的校准方法研究和分析,结合现场条件使用电信号比较测量的方式,采用合成小波作为冲击响应谱时域瞬态波形的合成波形,实现冲击响应谱测量仪电信号的输入,其输出通过与标准冲击响应谱输出比较进行校准。文章最后采用校准装置模拟输出标准电压信号作为输入,比较测量仪输出值和理论值之间的误差来验证方法的可行性。

基于虚拟仪器测量分析的冲击响应谱试验机设计

冲击响应谱试验机可以对被测试品所受到的实际冲击环境进行比较真实的模拟,能够较好地解决经典波形冲击试验对被测试品所施加的过冲击现象。本文设计了一种基于虚拟仪器测量分析的冲击响应谱试验机,为冲击响应谱试验提供了设备支撑。

冲击响应谱试验规范述评

在冲击试验中 ,制定一个能真实地模拟爆炸冲击环境的试验规范是确保试验产品安全、真实地经受冲击环境考验的前提条件。本文阐述了冲击响应谱试验规范的起源 ,冲击响应谱的概念、算法及算法比较 。

基于响应谱传递比估计误差的结构模态参数识别精度分析

为了研究响应谱估计误差及其传递对振动响应功率谱密度传递比(Power Spectrum Density Transmissibility,PSDT)估计的影响,基于摄动理论和统计矩定义,推导了两个变量比例函数的均值和方差近似表达式;将响应谱估计统计矩代入,可以推导出由响应相干函数、谱估计中信号平均分段数,近似表征的PSDT估计幅值的均值和方差解析公式.基于此,揭示了共振频率处PSDT估计幅值误差规律,并实现了模态振型幅值的精度度量.研究发现,共振频率处PSDT幅值方差存在极小值,且变异系数小于相关响应谱.通过数值框架数据验证了文中误差公式的准确性.此外,还研究了参考响应的选择、响应时长、窗函数类型对PSDT和模态振型估计的影响.结果表明,以PSDT两组响应作为参考响应,能得到较好PSDT和模态分析结果;同时模态振型估计标准差随测试数据时长的增加,也随之降低至一定水平.

多跨人行桥振动均方根加速度响应谱法

针对多跨柔性人行桥在人行走下的振动舒适度验算问题,提出了基于振动均方根加速度响应谱的计算方法.采用具有代表性的实测落足曲线根据Ellingwood方法构造激励函数,对不同跨度、跨度比、阻尼比的多跨人行桥进行了大量的时程分析,将加速度响应作FFT变换得到响应频谱,并按ISO总体频率计权方法,计算得到综合考虑了前3阶振型作用下不同情况的均方根加速度响应谱.多跨结构响应谱具有相同的谱线形状,选取两跨响应谱作为参考响应谱,结合跨度阻尼修正系数,建立多跨结构响应谱分析方法.分析结果表明,采用不同的落足曲线,在计算结果上会有差异;当基频小于4 Hz时,结构的响应较为显著.该方法可直接用于多跨人行桥的振动舒适性评价.

固体火箭发动机冲击信号响应谱分析

对固体火箭发动机地面点火试验的点火冲击信号进行了冲击响应谱计算。计算程序采用较为先进的改进递归滤波器法,并介绍了冲击响应谱的计算原理、程序验证和试验数据处理结果验证。

自然环境温度作用谱和混凝土温度响应谱

通过理论推导与现场实测研究了自然环境温度变化和混凝土温度响应规律;基于自然环境温度变化趋势,采用分段拟合法建立了自然环境温度作用谱模型;基于自然环境温度作用谱和混凝土温度响应,建立了混凝土温度响应谱模型.通过现场测定典型天气温度波动规律,验证了自然环境温度作用谱和混凝土温度响应谱模型的合理性及精度.结果表明:自然环境温度变化呈周期性波动,自然环境温度作用谱模型可描述自然环境温度波动规律及其特征;基于该模型所绘制曲线与自然环境实测温度吻合较好且精度较高.混凝土温度响应谱模型亦可表征其内部的温度变化趋势,理论拟合曲线与实测温度吻合.混凝土温度响应谱与自然环境温度作用谱之间的异同主要表现为周期相等、时间滞后和温度波动幅值衰减等方面.

冲击响应谱控制系统的开发

冲击响应谱试验规范已在航天产品的研制中被普遍采用,针对冲击响应谱试验规范的特点,研制开发了一套基于PC机下的冲击响应谱控制系统,包括系统的功能分析、组成、核心算法的研究、软件实现及试验结果等。解决了冲击响应谱控制系统研制中的两个关键问题,即根据规范生成时域驱动信号及依据响应实现谱控制,并通过自闭环和使用电动振动台联机试验两种方式验证了系统的有效性。