基于大质量法的虚拟振动试验夹具谐响应分析

针对机载悬挂发射装置的振动夹具虚拟正弦扫频试验的问题,应用大质量法,通过ANSYS仿真平台,并结合试验研究其结构动力学特性。首先推导振动台的数学模型,并构建虚拟试验平台;然后通过虚拟正弦扫频试验得到振动夹具的响应特性;最后通过实物试验对其置信度进行评估。结果表明,基于大质量法所构建的虚拟振动试验模型是正确和有效的,使用模态叠加法所进行的结构谐响应分析结果具有较高的置信度;同时,在振动夹具的典型点上,分析所得振动夹具的前两阶固有频率相对于实测值误差约为7.24%,且振动夹具的频响函数的变化趋势与试验结果基本上一致。该结果可满足工程实践中精度要求,可为机载悬挂发射装置振动夹具设计和虚拟试验研究提供参考。

正弦扫频振动控制中的信号综合与信号分析

结合正弦扫频信号相位函数的微分方程的特点,研究一种新的驱动信号产生方法,此方法具有较高的输出精度,并对外差操作具有良好的适应性。外差操作可将响应信号频谱从当前扫描频率平移到直流分量,该直流分量描述了响应信号的均方根或者幅度的实部与虚部信息,直流中频检测器通过选择适当的低通滤波器释放出该直流分量,从而实现响应信号的跟踪滤波和均方根处理。实践证明该信号处理技术特别适用于正弦扫频信号的时变谱分析。

正弦扫频振动台试验的虚拟设计

通过理论推导,获取了正弦扫频函数的精确数学描述。通过数值仿真,获取了振动台试验夹具的选取原则,即夹具和试验件的固有频率比应满足3.0或以上;同时,根据计算结构可知,两结构的组合体固有频率较两结构固有频率的较小值小。由考虑振动台面耦合作用的结构正弦扫频振动的数值仿真分析可知,结构在正反向的正弦扫频激励下的动力响应差异不大,但在结构正弦扫频振动台试验设计时应根据台面的动力特征确定是否考虑振动台面对结构动力响应的影响并进行修正。以上结论可为航天产品正弦扫频振动台试验的设计及动力时程仿真提供理论依据。

基于扩展型准牛顿优化算法的单轴正弦扫频振动控制

正弦扫频振动试验的目的是通过在被试件上施加可控的正弦激励,测试被试件的可靠性和耐久性。为了达到较高的测试精度,工程上通常采用实时迭代的控制方式。传统实时迭代方法采用固定的反馈增益和频响函数辨识值,这导致反馈增益的选取成为决定控制系统稳定性的关键。首先应用范数理论和级数理论对稳定性进行分析,得出在确定的频响函数辨识值下,如果反馈增益选择不当,将会造成系统不稳定。针对此问题,提出了应用准牛顿优化算法实时修正频响函数辨识值的控制算法。仿真与实验结果表明,该方法成功地解决了系统潜在的稳定性问题,并且具有较高的收敛速度。

基于Hilbert变换和跟踪滤波的正弦扫描数据处理方法研究

提出一种针对正弦扫描时间历程数据频谱后处理方法,此方法对控制仪驱动信号进行Hilbert变换获取时间-频率曲线,利用驱动信号与响应信号频率同步的特性,对响应信号进行跟踪滤波获取时间-响应幅值曲线,并最终获得响应信号的频谱。此方法不依赖振动控制仪和带有COLA通道的数据采集系统,并可有效避免正弦约减法等方法带来的泄露和精度不高等问题。

磁悬浮飞轮新型锁紧装置的振动测试与分析

为了检验新型可重复锁紧装置在卫星发射主动段对磁悬浮飞轮的保护效果,采用三轴正弦扫频振动和随机振动模拟发射振动工况对其进行振动测试实验。提出了基于电涡流位移传感器的转子振动位移检测方法,以及基于扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,简称SEM)和能量色散谱仪(energy dispersive spectroscopy,简称EDS)的锁紧接触面形貌分析方法,对锁紧装置的宏观、微观保护效果进行评估分析。振动测试结果表明,飞轮转子最大振动位移为45μm,小于100μm的飞轮保护间隙,锁紧装置对飞轮起到了有效的保护作用。微观分析则揭示出,锁紧接触面内存在脆性断裂和疲劳断裂两种微动磨损机制,并伴有氧化反应发生,可以采取微动抑制措施进一步改善锁紧保护效果。

正弦扫描振动试验数据后处理方法研究

提出一种正弦扫描振动试验数据的后处理方法,此方法不依赖振动控制仪和数据采集系统的COLA功能,也不依赖同步振动控制仪驱动信号作为参考信号,可基于满足一定条件的参考信号对试验数据进行后处理,并通过实例进行了验证。

多点正弦振动试验控制系统最优控制策略研究

针对传统多点正弦控制方法中,频响特性不更新和迭代步长不变导致控制系统潜在不稳定的缺点,提出采用最优控制策略进行系统控制。对多点正弦振动控制系统的稳定性进行研究,分析影响控制系统稳定性的因素,得出频响矩阵的估计误差是影响控制系统稳定性的根本原因。通过对建立的最优化模型进行理论分析,推导出系统解耦补偿矩阵实时更新迭代公式和控制系统迭代的最速收敛步长公式,归纳出多点正弦最优控制流程。仿真结果显示迭代步长选取是影响控制系统稳定性的重要因素,多点正弦最优控制策略收敛速度更快;试验结果表明采用最优控制策略的控制系统,其输出响应谱与参考谱的误差完全满足工程中常用的±3 dB控制要求,同时表现出良好的相位跟踪性能,具有实际工程应用价值。

阻尼材料动态力学参数自动测试系统的设计

针对阻尼材料动态力学参数测试难题,基于正弦扫频半功率带宽法及自由阻尼结构理论,设计了一套具有高性价比的阻尼材料动态力学参数自动测试系统。试验结果表明,该系统能够实现10 Hz～3 kHz频率范围内材料动态力学参数的测量。

多输入多输出正弦扫频试验控制新方法

研究了多输入多输出正弦扫频试验控制中信号发生、频响函数估计和控制算法等关键问题。针对步进式正弦扫频信号发生中因信号不连续而导致振动台或激振器发生冲击或损坏的问题,提出了两个不同频率的正弦信号平滑过渡的窗函数叠加延拓法,在满足扫频时间条件的同时也提高了试验控制精度;以单位正弦扫频信号作为激励,改变不同激励点的相位以产生满秩激励矩阵,运用相关积分法识别响应稳态正弦时域信号的幅值与相位,根据线性振动理论求解结构的频响函数;以多个控制点的幅值为控制对象,推导出扫频控制基本理论公式,通过参考值与反馈信号的比较来修正激励信号以满足试验条件。以一悬臂梁为研究对象,建立了两输入两输出正弦试验控制系统,结果表明该方法在扫频控制中取得良好的效果。

单帧FFT法在正弦扫描结构动特性试验数据处理中的应用

在正弦扫描结构动特性试验中,当扫描速率过快时,传统的Hilbert法和同相正交分解法处理结果误差较大。针对上述缺点,采用了单帧FFT法,并通过单自由度理论仿真算例和试验对方法进行验证。研究表明单帧FFT法具有更好的精度,处理结果的频率和幅值受试验扫描速率影响小,且没有"旁瓣效应",是一种更为有效的正弦扫描结构动特性试验数据处理方法。

电动汽车电机控制器的结构仿真与实验验证

为研究电动汽车电机控制器的疲劳可靠性,首先利用HyperMesh软件建立精确的有限元模型,在ANSYS软件中进行模态分析,得到关心的模态阶数与振型特征,再以振动试验标准为基础,采用ANSYS nCode DesignLife软件建立正弦扫频疲劳仿真模板,分析X、Y和Z三方向的振动疲劳损伤,得出结构薄弱部位的疲劳寿命结果.最后通过对电机控制器样机的振动试验检测,验证了仿真分析方法的可行性.

双振动台正弦振动同步控制新方法研究

文章在对现有双振动台振动控制技术研究的基础上,提出了正弦振动幅值/相位同步控制新方法,对该方法的双驱动信号生成、回路响应信号采集与处理、振动幅值/相位控制等方面的实现技术进行了详细的阐述。

基于正弦振动试验的航天器结构模态参数识别

文章基于正弦数据的特点,主要针对稳态正弦扫描时,扫描频率分布不均匀的情况研究了一种新的数据改进方法,即将所有频率的响应信息叠加在一起,对它重新采样得到新的时域数据。并利用该方法对某型号卫星进行模态参数识别,与模态试验相比,结果比较理想,从而实现了利用正弦振动试验的数据提取模态参数的目的。

基于自适应带通滤波的航天器正弦扫频试验数据处理方法

为解决传统STFT(Short Time Fourier Transform)方法因非同步采样引起频谱泄漏,造成频域曲线幅值降低,产生较大误差的问题,提出一种基于频域带通滤波的数据处理方法,通过在频域逐次移动带通滤波器的中心频率,获得信号中各个频率分量幅值的最大值。利用该方法对某载人航天器搭载的力学参数测量系统在整器正弦振动试验中采集的数据进行频谱分析,结果表明,该方法可有效获取力学参数测量系统各测点的频率幅值曲线,减少传统STFT方法产生的能量泄漏的影响。研究成果也可用于不依赖振动控制仪或无COLA通道的数据采集系统正弦振动试验的数据处理。

基础激励作用下结构动力学模型降阶方法

以模态缩聚为基础,采用Craig-Bampton子结构综合法的假设位移表达式导出模态有效质量。根据模态有效质量的大小来评价约束界面主模态的重要性,保留对响应贡献大的主模态,忽略对响应贡献小的主模态,建立了基础激励作用下结构动响应快速计算方法。该方法相当于在模态缩聚的基础上进一步减少主模态数量,把问题进一步简化,在保证计算精度的基础上提高了计算效率。

一种高精度的频响函数测试方法

本文简要地介绍了南京航空航天大学振动工程研究所的ＭＤＣ－２型多通道动态数据采集系统，提出了一种迭代算法和加窗数字相关滤波算法．数字模拟表明：这两种方法较普通数字相关滤波算法更优．应用ＭＤＣ－２系统和提出的算法可以实现高精度的频响函数测试。文中阐述了实现这种测试的步骤．

钢框架结构正弦扫频振动台试验的虚拟实现

通过理论推导,得到了正弦扫频函数的精确数学描述。通过模态测试,获取了五层钢框架结构的五阶横向固有频率。由结构正弦扫频振动的数值仿真分析可知,结构在正反向正弦扫频激励下的动力响应差异不大,两者的结果均可作为试件动力特性的评定指标;但在结构正弦扫频振动台试验设计时,应根据台面的动力特征确定是否考虑振动台面对结构动力响应的影响并进行修正。以上结论可为结构正弦扫频振动台试验的设计及动力时程仿真提供理论依据。

基于大质量法的谐响应有限元分析

介绍了基于大质量法的谐响应有限元分析方法。通过大质量法使得在谐响应分析中能够直接施加加速度载荷。通过对FR-4印制板进行模态分析,研究了质量点的质量大小、数目以及施加的位置对结构固有频率的影响。基于大质量法和模态叠加法对印制板进行正弦扫频振动分析,并与完全分析法的计算结果进行比较,验证了大质量法的可行性和高效率。另外,分析表明是否选取质量点的刚体运动对应的模态决定了结果是绝对解,还是对质量点的相对解。

电磁轴承支承柔性转子模型测试与辨识

电磁轴承具有无摩擦、不需润滑、可长时间高速运行等优点,广泛应用于高速旋转机械、特殊工作环境旋转机械等领域。电磁轴承系统的数学模型对于系统分析和控制器设计具有重要意义,但受各种因素影响,计算模型误差较大,往往不能满足设计调试要求。因此,现场测试是获取系统模型的重要手段。提出一种电磁轴承支承的柔性转子的测试与建模方法,该方法通过正弦扫描试验获取闭环系统频响模型,通过变换得到开环频响模型,然后通过辨识得到转子传递函数模型,并在实际系统上验证了提出的方法。