全尺寸飞行器地面振动试验数字化协同探索与实践

全尺寸飞行器地面振动试验具有协调界面多、试验系统复杂、实施周期长、试验风险高等特点,面向先进飞行器高效协同研制需求,必须引入数字化手段提升物理试验能力。通过梳理传统模式飞行器地面振动试验流程,剖析数字化协同试验要素,从试验方案与实施流程的数字化、试验对象的数字化、试验系统的数字化等方面出发,探索并初步构建全尺寸飞行器地面振动试验的数字化方案。指出当前数字化协同模式对降低试验风险、提高试验效率具有显著助益,未来需要进一步推进数实融合仿真、应用平台开发,以推动数字化成熟落地。

航天地面电源加速寿命试验研究

以某航天地面电源为研究对象,开展加速寿命试验研究。首先,介绍了加速寿命试验的特点、目的和优点;然后,阐述了加速试验的方法和流程;最后,对加速寿命试验的结果进行了分析。结果表明,与传统的可靠性试验相比,加速寿命试验可有效降低试验成本、提升试验效率,具有绝对优势。

现代飞机地面振动试验准备及设计技术

将试验与有限元分析有效结合是提高全尺寸飞机地面振动试验(Ground Vibration Test,GVT)效率与精度的一种发展趋势。探讨了基于有限元模型的现代飞机GVT准备和GVT设计技术,介绍了在试验前利用有限元模型信息进行测量点位置优化、最佳激振力配置、支托方案的选择及评估方法等,并在型号试验中验证了该方法的可行性。通过本项目的研究可在不占用型号试验时间的前提下获得最佳试验方案,从而达到缩短飞机试验周期、降低试验成本的目的,逐步实现从单一的物理试验向分析与试验综合研究的跨越。

列车运行对周围地面振动影响的试验研究

针对日益严重的轨道交通引起的环境振动问题,通过对京―广铁路线附近某小区内地面的竖向、横向振动速度和加速度的现场测试,研究了运行列车引起的地面振动及其传播规律。由试验分析可知,列车引起的地面振动速度、加速度振级均随着列车速度的提高和轴重的增加而增大。速度每小时提高10km时,速度振级和加速度振级均增大约3dB;车速相同的货车比客车引起的速度振级竖向大10dB左右,横向大5～15dB左右;加速度振级竖向大12dB,横向大8dB。钢轨接缝附近地面的振动比无接缝附近的地面振动大,速度振级大2～6dB。振动随着距振源距离的增大而逐渐减小,竖向振级的衰减过程表现出一定的波动性;横向振级的衰减随距离增大单调减小。

地面出入式盾构隧道动力响应试验对比分析

地面出入式盾构隧道(ground penetrating shield tunnel,GPST)的地震动力响应与传统隧道有显著区别,这是由于GPST部分衬砌出露地面,部分埋置于地下,其动力特性与一般隧道或地面建筑都有所不同,采用振动台试验方法对GPST的地震动力响应进行分析。本研究建立了大型隧道-地层模型,合理模拟了隧道的接缝、衬砌环横截面和纵向刚度,并还原原型场地的动力参数。模型隧道的总长7.7 m,埋深范围为-0.5D~0.5D,其中D为隧道直径。试验中输入地震动为上海人工波,输入方向垂直隧道轴线。试验对两种结构形式的隧道进行分析,分别为标准衬砌环和顶部开洞衬砌环,重点分析了隧道在地震中的加速度响应和直径变形响应,以揭示GPST的动力响应特性。研究表明,隧道埋深对隧道的地震响应产生显著影响。随着埋深减小,隧道顶部加速度响应增大,表现出了显著的摆动效应。随着埋深的增加,隧道直径变形响应也相应增加,但顶部开洞衬砌环在出由于刚度显著降低,直径变形响应也出现极值。总的来说,地下段(D≥0)结构响应主要受控于土-结构相互作用(SSI)的影响,而出露地面的隧道(D<0)由于没有地层的约束,所以表现出明显的摆动效应。

地下商场结构对地面运动影响的振动台试验研究

为了研究地下空间结构对场地地震反应的影响,以一个三层地下商场结构为原型,设计并开展了土-地下空间结构动力相互作用振动台模型试验,研究了在6条不同卓越频率输入地震波在不同峰值加速度下场地地震反应的变化规律。试验研究结果表明:(1)地表水平加速度放大系数以结构中轴线为对称轴呈对称分布,地下结构显著影响上方及邻近场地的地表水平加速度。同时,由于地下空间结构的局部场地效应影响,即使在水平地震输入下也将导致场地产生竖向振动,地表竖直加速度放大系数呈M形分布。地下空间结构的影响范围可达到其两侧各一倍宽度距离。(2)地表加速度放大系数受输入地震波卓越频率的影响明显,且随着输入地震波的峰值加速度(PGA)的增大而降低,但空间放大系数随着PGA的增大而增大。(3)地表加速度Fourier谱的峰值频率受输入地震波的卓越频率、场地水平方向的固有频率和竖向固有频率的综合影响。

飞机地面振动试验中激振力矢量优化技术研究

在飞机地面振动试验中,激振力矢量的优化直接影响模态识别结果的精度。本文主要介绍了在飞机地面振动试验中,激振力矢量(包括激振力位置、大小及方向)的优化技术,并在具有密集模态的飞机模型地面振动试验中进行了应用,使试验的效率和精度得到了很大的提高,验证了激振力优化技术的可行性,具有一定的工程应用价值。

宽频角振动地面模拟试验设备的研制

为了解并减小探月着陆系统之敏感器容易受到宽频角振动影响的任务风险,有必要进行宽频角振动地面模拟试验。文章首先提出了宽频角振动的振动转换结构和测量方法,在此基础上完成了试验设备的研制,之后针对探月着陆系统成像敏感器遭遇的角振动环境进行了地面模拟测试。测试结果表明:该试验设备的宽频角振动模拟频率范围为0～2000 Hz,控制精度达到±15%(2σ),同时还可模拟包括平移和转动在内的着陆系统刚体运动。该设备已用于敏感器在角振动环境下的地面模拟试验验证。

宝兰客专路堤段地面振动特性试验研究与数值分析

基于高速列车动荷载激励引起的无砟轨道-路基-黄土地基体系的地面振动问题,对宝兰客专DK993+110处路堤区段地面振动进行试验研究和数值分析。对试验数据从时域和频域2个方面进行分析,研究不同车型的动荷载引起地面垂向振动加速度在黄土地基中的衰减规律,研究结果表明;在距离线路中心线10～24m衰减较快,随着距离增大,距离线路中心线24～42m衰减速度趋于平缓,且在30～42m处各型车引起地面振动均出现了振动反弹增大现象。建立车辆-轨道-地基系统模型,研究列车动荷载作用下的地面响应,发现与实测结果吻合良好,验证模型的合理性与计算的正确性,依据不同场地速度结构,通过改变地基介质模量比和覆盖层厚度的方式,分析地基介质模量比和覆盖层厚度对振动反弹增大的影响。分析车速对地面振动的影响,发现地面振动随车速增大呈增大趋势,且不同车速列车引起振动反弹区域也有一定差异。按《城市区域环境振动标准》评价该处地面振动Z振级,回归分析得出各型车引起Z振级符合对数衰减规律,但在振动反弹区30～42m处拟合效果较差,表明拟合公式适用范围应当限定在10～30 m之间。

地铁列车引起的地面振动响应测试分析

在深圳地铁1号线附近一振动敏感区进行了地面垂向振动测试,分析了南北列车单独通过和双线列车同时通过三种工况下地面振动响应规律。结果表明:地铁列车单线通过时地面垂向振动响应总体上随距隧道中线水平距离增加呈波动性下降趋势,地面振动垂向分频最大振级在距隧道中线水平距离4.5 m处最大;南线列车单独通过引起的振动经过北线隧道时,隧道结构对其振动响应有一定影响;在距北线隧道中线水平距离10 m处,双线列车同时通过时地面振动垂向分频最大振级比北线列车单独通过时增大7.8%。评估地铁对邻近敏感建筑物的影响时,建议考虑双线列车同时通过时振动叠加所造成的影响。

高速铁路路堑段地面振动试验研究及数值分析

为研究高速铁路路堑在高速列车荷载下的地面垂向振动随距离传播规律,对宝兰高铁路堑段地面垂向振动进行现场试验,对现场试验的数据从时域和频域两个方面进行分析揭示地面垂向振动加速度响应特征。结果表明,路堑垂向振动加速度在距离线路中心线12.5~40 m总体呈衰减趋势,靠近线路中心线处12.5~20 m处垂向振动加速度衰减较快,较远处20~40 m处衰减速度较慢。地面垂向振动加速度在各测点处由60 Hz及100 Hz附近的频率成分主导,随着距离的增大,110 Hz左右的高频成分衰减很快,到了距线路中心线20~40 m,振动加速度在60 Hz左右的频率成分占优。依据现场工况,建立了列车-轨道-路堑-地基数值分析模型,并通过数值试验的方法,设置不同的场地速度特性,分析不同场地条件对路堑振动响应的影响。数值分析表明,场地速度特性(覆盖层与下卧层模量比、覆盖层厚度)是影响地面振动剧烈程度的重要因素,地基覆盖层与下卧层模量比越大,地面振动越强烈,模量比一定,覆盖层厚度越小,地面振动越大。

冲击和振动载荷下固体火箭发动机响应传递特性仿真分析

为优化固体火箭发动机的结构布局,改善地面力学试验的精确度,采用有限元仿真方法研究了发动机在着陆冲击载荷和挂飞段随机振动载荷作用下的响应传递特性和分布规律,分析得到了冲击和振动响应谱,并与试验数据进行对比。结果表明:在X方向着陆冲击作用下,响应沿轴向和径向的变化均不超过10%;在Y方向着陆冲击作用下,响应沿轴向和径向衰减约达30%;在X方向随机振动作用下,响应沿轴向变化很小,但沿径向衰减约30%;在Y方向随机振动作用下,响应沿轴向和径向大幅增加1~2倍。

NASA将在原动力学试验站完成Ares火箭的地面振动试验

NASA马歇尔空间飞行中心原有的动力学试验站将在2011年应用LMS试验软件完成全尺寸Ares发射系统的地面振动试验（GVT）。这个大型火箭的振动试验是利用柔软的悬挂系统将空间飞行器“悬浮”在无约束环境里进行。该设施最早建于1964年，它作为阿波罗载人登月计划的一部分，为进行土星V的火箭振动试验而建的，

铁路地面信号产品振动试验问题与改版建议

位于室外轨道上的铁路地面信号设备,需要在高振动环境下长期稳定可靠运行,其产品标准中均有振动要求及其振动试验条款,现在一般均引用铁道行业标准TB/T 2846-2015。本文分析了TB/T 2846-2015在标准实施过程中存在的主要问题,一个是轨上运用的第四类B种,采用过高的加速度全振幅的正弦试验方法来做振动耐久性试验,一个是裁剪为只做垂直方向的振动耐久性试验。通过与GB/T 32437.3-2015(修改采用IEC 62498-3:2010/EN 50125-3:2003)的对比分析,发现两个不同技术来源的振动标准存在数量级的严重差异和理念分歧,在此提出对TB/T 2846-2015标准改版的修改意见,建议直接引用IEC 62498-3/EN 50125-3也就是GB/T 32437.3最新版本来做技术依据。

洪都农五B型飞机完成首飞前全机地面振动试验

通过优化设计，洪都航空工业集团公司自行研发制造的农林五B型飞机即将首飞。日前，洪都公司已完成首飞前的全机地面振动试验。试验测定了飞机及各主要部件的振动频率、模态，为飞机首飞的颤振计算分析提供原始参数，确保首飞安全。

轨道交通运行引起的场地振动试验研究

轨道交通运行引起的环境振动问题,已成为土木工程界关注的一个新的课题。对南京市栖霞镇某场地进行了列车振动现场试验,得到了不同列车车型与车速下的地面振动速度时程曲线,给出了地面振动速度的频谱特性和衰减规律,分析了列车运行引起的环境振动的传递路径,为进一步研究轨道交通振动控制提供了参考。

高线加速度下热与振动复合环境试验系统的分析

概述了高线加速度下热与振动复合环境试验的研究现状及意义 ,讨论了此类复合环境试验系统研制过程中遇到的离心机的设计、试验箱温度变化率和均匀度、离心力场下电动振动台电枢偏离等技术问题 ,并对部分内容作了理论分析和相应的试验研究 。

某型号卫星微振动试验研究及验证

某型号卫星地面像元分辨率优于1 m,对成像质量要求很高。微振动成为制约该型号成像质量提升的关键因素之一。在完成微振动对成像质量影响的仿真分析后,对仿真分析的有效性和正确性进行了试验验证。该卫星微振动试验按照单机、分系统、系统和大系统4个层次展开:单机级试验主要通过六分量力测量微振动源的动态特性;分系统级试验主要通过结构加速度响应测量解决微振动传递特性是否正确的问题;系统级试验主要通过成像质量来验证微振动对光学系统影响的分析方法;大系统级试验主要通过在轨图像分析验证相关结论。上述试验对微振动从产生、传递到影响的各个环节进行了测试和验证。最终试验结果表明微振动相关工作达到预期目的,图像质量得到保证。

小波分析在固体发动机试验中振动信号去噪研究

在固体火箭发动机地面试验中,由于燃气喷流噪声的作用,使得测量得到的发动机壳体振动信号中包含有很强的噪声分量。通过对噪声信号与振动信号相关性的分析,确定了噪声对振动信号作用最强的频段,并结合小波分析,小波包分析理论,应用频带分离方法对振动信号进行去噪处理,取得良好效果。

滑移摩擦隔震系统在多向地面运动作用下的试验研究

基础隔震通常只考虑隔离水平地面运动 ,而对竖向地面运动的影响注意不够。本文进行了滑移摩擦隔震系统的振动台房屋模型试验 ,研究多向地面运动输入时上部结构反应和隔震系统的性能。试验中分别对模型输入了不同方向的地震动 ,其中包括水平单向、水平双向、水平和竖向及三向地震动输入 ,对试验结果进行了分析比较 ,结果表明竖向地震动输入对上部结构的水平地震反应有显著影响 ,同时在橡胶隔震支座中产生了竖向拉力。