基于非平稳非高斯随机振动的航天结构疲劳寿命分析

随机振动试验是考核结构疲劳强度的常用方法,通常假定振动信号符合高斯分布。实际使用中存在非平稳非高斯随机振动环境,非平稳非高斯振动中的结构疲劳寿命分析有助于试验技术的提高。通过介绍非平稳非高斯随机振动的特征和生成方法,分析了跌宕周期对非平稳非高斯信号时域波形的影响。建立典型试件的有限元模型,按照波形再现振动试验的加载方法和时域疲劳寿命分析方法,研究了峭度和跌宕周期对疲劳寿命的影响。结果表明峭度和跌宕周期对疲劳寿命有显著的影响。研究结果对于提高环境试验真实度、改善疲劳寿命试验技术具有参考意义。

基于β分布随机数排序的非高斯振动模拟方法

研究了按自谱和峭度产生非高斯随机波形的窗函数调制方法。引进了表征非平稳非高斯随机振动的新参数——跌宕周期,提出了重构非高斯随机振动的新方法——β分布随机数重新排列技术。新的重构方法既可以生成平稳非高斯随机序列又能生成非平稳非高斯随机序列。分析典型结构在非高斯振动激励下的响应,研究跌宕周期对累积损伤的影响,数值计算结果与物理试验结果一致。

非高斯随机振动与峭度控制

本文从非高斯随机振动物理试验结果出发,研究了响应峭度与累积损伤关系。指出累积损伤和应变响应的峭度间存在相关性,峭度越高累积损伤越严重。阐述了输入输出峭度转换机理,说明跌宕周期和混响时间对于峭度转换所起的作用刚好相反。通过数字仿真讨论了输入输出峭度转换规律,表明系统混响时间越短,激励跌宕周期越长,响应信号越能维持激励信号的峭度。

非高斯随机振动的分析基础

本文试图建立非高斯随机振动综合的分析基础。分析了基于运载火箭外场振动环境的形成机理,用乘积模型关联了非高斯随机波形的表征、分解与重构。典型的振动载荷包括火箭噪声、压力振荡和路面不平引起的随机振动。时间历程的功率谱、峭度和跌宕周期作为形成非高斯随机波形的控制参数。通过以累积损伤为判据的数字仿真,比较了不同重构信号的模拟程度。结果表明基于β分布随机数排序生成非高斯振动的模拟效果与原信号的最接近。

军用车辆运输振动分析

本文从非高斯随机过程角度,统计处理了军用车辆跑车试验典型振动信号,证实了振动烈度与车速的紧密相关性,并举例说明峭度和跌宕周期是表征运输随机振动的重要参数。基于数据处理结果,形成基础加速度输入和应变输出的系统传递率函数,并依据三参数的统计结果,重构出稳态和瞬态非高斯振动加速度时间历程。利用重构信号计算应变响应,使用雨流计数计算累积损伤大小,通过与实测结果对比表明,只要峭度和跌宕周期得到精确控制,重构非高斯随机振动波形就能达到和原信号一样的效果。