基于STFT-AOK的星箭力学环境等效频谱分析

星箭力学环境的频谱特性研究对于力学试验环境条件设计非常重要。工程上通常基于冲击响应谱变换获得力学环境参数等效频谱,然而该方法受稳态放大系数Q取值的影响较大。为此,文章提出一种基于短时傅里叶变换–自适应优化核函数(STFT-AOK)融合技术的星箭力学环境等效频谱分析方法。研究结果表明:STFT-AOK方法可在AOK准确定位频率成分和瞬态特征时频区域的基础上,结合STFT的准确幅值,构造出频率分辨率高且幅值准确的时频分布,实现力学环境等效频谱的有效获取,适用于各种复杂瞬态星箭力学环境参数的频谱分析。

月球探测器软着陆冲击力学环境研究

针对我国月球探测二期工程中将会遇到的月面软着陆任务,分析探测器的着陆冲击力学环境。提出一种适用于探测器方案设计阶段的着陆冲击力学环境预示方法:利用探测器着陆稳定性试验中测得的缓冲机构作用力作为激励,采用有限元方法求解系统的动力学响应;采用加速度响应的冲击响应谱描述探测器着陆冲击力学环境;用响应谱的包络加上一定的安全系数来确定探测器着陆冲击的最大期望环境。对某探测器的具体分析表明:由于着陆缓冲机构的缓冲特性,软着陆冲击力学环境的能量主要集中在接近准静态的低频段,而在高频段没有比运载发射阶段力学环境更严酷。因此在低频段需要设计专门的试验标准来考核设备。

洗衣机包装系统在矩形波冲击下的特性研究

研究矩形脉冲作用下洗衣机的冲击响应。研究表明箱体和桶体具有不同的冲击谱峰值，冲击谱曲线呈现台阶现象和凸峰现象。缓冲垫刚度分配参数β和δ是洗衣机缓冲包装的重要设计参数，它可调整箱体和桶体冲击谱。

地震动位移反应谱阻尼修正系数研究

阻尼修正系数(DMF)用于抗震设计规范中校正临界阻尼比高于或低于5%的弹性反应谱。在解耦多参数交叉影响的原则下研究了三个主要地震参数(震级、距离和场地条件)对地震动位移反应谱阻尼修正系数的影响。结果表明,DMF随着结构自振周期增大而逐渐趋近于1;随着震级和距离增大,阻尼比对位移反应谱影响随之增大,DMF曲线更加发散,这意味着通过附加阻尼减小结构地震反应对于大震和远震更加有效;场地条件对DMF的影响仅限于近场范围,但无法归纳出明显的影响规律,且随距离增大,不同场地对应的DMF之间的差异逐渐缩小。通过人工合成地震动数值试验,分析加速度反应谱与位移反应谱DMF曲线,得出结论:地震动频谱分量随频率的相对变化速度,对位移反应谱DMF曲线起控制性作用。最后提出了适宜于抗震设计规范采用的DMF公式,并利用实际强震记录数据拟合了DMF公式中的关键参数。

基于冲击振动信号的响应谱分析研究

从冲击谱分析的基本原理入手,将冲击谱分析算法的理论和实现途径做出比较分析后采用基于C语言实现了改进的递归数字滤波算法,通过试验验证了算法的正确性,为工程实践中的冲击谱分析提供了一种通用性相对较好的分析手段。

航天器的冲击谱模拟试验方法

在整个寿命周期内,航天器上的仪器设备可能经历分离冲击等具有高幅值、高频率特点的复杂冲击环境,可能对电子设备等产生致命危害,甚至导致飞行故障。本文对航天产品的复杂冲击环境模拟试验技术发展及其应用现状进行了概述。详细说明了各种冲击谱模拟试验方法的基本原理,并比较了每种方法的优缺点和适用范围。结合我国航天工程的发展要求和技术现状,为相关技术发展提出了建议。

剪切式爆炸螺栓火工冲击作用解耦试验及特性

为了辨识剪切式爆炸螺栓冲击产生的来源,设计了有预紧力、无预紧力、无活塞剪切和仅火药燃烧四种不同状态的爆炸螺栓,实现了火药燃烧、活塞剪切薄弱面、活塞行程末端碰撞和预紧力释放四种冲击源的解耦,利用压阻加速传感器测量其在60 cm×60 cm×1 cm的等效铝板上距冲击源中心15 cm处的响应加速度,以此计算出了各冲击源的冲击响应谱,并与整个事件的冲击响应谱进行对比分析。结果表明,不同冲击源的特性不同,火药燃烧诱导的冲击主要表现为高频,而活塞剪切薄弱面和活塞行程末端碰撞引起的冲击集中在中低频。在整个频域内,预紧力释放是整个冲击响应输出的主要贡献者,大约占57.51%,而火药燃烧、活塞剪切和活塞碰撞三个冲击源的贡献相当。

新型摆锤式冲击响应谱试验台的研制

摆锤式冲击响应谱试验台是爆炸冲击环境远区模拟的主要设备之一。现有摆锤式冲击台摆锤提升速度慢、负载小、响应加速度量级小,不能满足试验需求,需要研制大负载高量级的摆锤式冲击台。在新型冲击台的设计中提出了一种新的摆锤提升方法,实现了摆锤的快速提升和防二次冲击。经测试,新型冲击台各项指标均达到设计要求,其性能分析对后续冲击响应谱台的设计和试验调试有一定的指导作用。

航天器爆炸冲击环境模拟装置仿真研究

爆炸冲击环境对航天器具有较大的影响。摆锤式冲击试验台是模拟爆炸冲击环境的一种较好的手段。应用有限元理论,以显式有限元动力分析软件LS-DYNA和大型商用有限元软件ANSYS为工具对摆锤式冲击试验台进行仿真研究;得到了不同条件下的响应谱曲线,并进行了讨论研究,给出了响应板设计参数、试验台支撑条件和冲击脉冲对响应谱曲线的影响,模拟了满足几种典型冲击响应谱试验规范的响应谱曲线。得出了摆锤式冲击试验台可以较好的模拟爆炸冲击环境的结论。

摆锤式冲击响应谱试验台的仿真研究

摆锤式冲击响应谱试验台是模拟爆炸冲击环境的一种较好手段,它能够模拟拐点频率在300Hz～2000Hz,峰值过载高达几千个g值的冲击谱型。根据该装置的结构和基本原理,本文应用有限元分析软件ANSYS,LS-DYNA等对其冲击响应谱产生过程进行了模拟,计算结果与试验数据吻合较好。此方法能够合理有效地模拟该装置的性能曲线,对摆锤式冲击试验台的设计具有指导意义。

矩形脉冲激励下斜支承弹簧系统冲击特性的研究

以斜支承弹簧系统为研究对象,建立了矩形脉冲激励下系统非线性动力学方程,利用龙格-库塔法对系统冲击特性进行数值分析。以系统加速度响应峰值与脉冲激励幅值之比为反映系统在冲击作用下的响应指标,脉冲激励时间、系统支撑角作为变量,构建了系统的三维冲击谱。讨论了脉冲激励幅值以及系统阻尼等对冲击谱的影响规律。研究表明,脉冲激励幅值、系统支撑角、系统阻尼等对系统冲击响应峰值影响显著,增加系统阻尼可使系统加速度响应峰值明显降低。研究结论可为斜支撑弹簧减振系统的设计提供理论依据。

航天产品的爆炸冲击环境技术综述

对航天产品的爆炸冲击环境技术的发展趋势及技术成果进行了概述,简要归纳了爆炸冲击的环境特点、破坏机理及其防护措施、环境测量技术及模拟试验技术、环境预示技术及试验条件的制定技术等方面的研究成果及技术现状。还结合我国航天工程的发展要求和技术现状,为相关技术发展提出了建议。

半正弦脉冲激励下洗衣机的冲击谱分析

建立了洗衣机的冲击振动模型．研究了半正弦脉冲激励下洗衣机的冲击响应。箱体和桶体具有不同的冲击谱峰值．它们都随缓冲垫刚度分配参数β和ó变化。

基于冲击响应谱变换的星箭力学环境等效频谱影响因素分析

介绍基于冲击响应谱变换和稳态放大系数的星箭力学环境等效频谱工程计算方法,给出冲击响应谱相对于正弦基础激励的瞬态放大系数近似解析公式,并结合典型星箭界面加速度时域响应数据分析力学环境等效频谱的影响因素。数值计算和理论分析结果表明:发射段低频力学环境瞬态效应明显,采用工程计算方法确定星箭力学环境等效频谱的结果受稳态放大系数取值影响较大——该系数取值的增大将使等效频谱幅值在整体上明显减小,频率分布特性也会发生变化。可见,目前工程上所采用的星箭力学环境等效频谱计算方法尚有不合理之处,后续应探索新的星箭力学环境等效频谱确定方法。

半正弦脉冲激励下斜支承系统易损件冲击特性

以考虑易损件的斜支承弹簧系统为研究对象,建立系统几何非线性动力学方程,利用龙格—库塔法对易损件冲击响应特性进行数值分析。以易损件加速度响应峰值与脉冲激励幅值之比为易损件在半正弦波脉冲激励作用下的响应指标,无量纲脉冲激励时间作为变量,构建易损件的冲击响应谱。通过数值分析讨论脉冲激励幅值、脉冲激励时间、系统支承角以及频率比等对易损件冲击响应的影响规律。研究表明,系统支撑角、频率比等对易损件冲击响应影响显著,增加频率比可使易损件加速度响应峰值明显降低,低频率比条件下增大质量比可抑制易损件加速度响应峰值。

航天器爆炸冲击环境模拟装置仿真研究

采用有限元方法对摆锤式冲击试验台进行了仿真研究,分析了响应板设计参数、支撑条件和冲击脉冲宽度对响应谱曲线的影响,模拟了几种典型冲击响应谱试验规范,表明摆锤式冲击试验台可以较好地模拟爆炸冲击环境。

半正弦波脉冲激励下斜支承系统冲击特性

以斜支承弹簧系统为研究对象,考虑半正弦波脉冲激励,建立系统几何非线性冲击动力学方程。以系统响应加速度峰值与脉冲激励幅值之比为描述系统的响应指标,系统支承角及无量纲脉冲时间为变量,构建系统三维冲击谱。利用四阶龙格-库塔数值积分讨论系统支承角、无量纲脉冲激励时间、无量纲脉冲激励幅值以及系统阻尼等对系统响应的影响。研究表明,系统响应对脉冲激励时间存在敏感区域,控制系统的刚度可避开敏感区;系统支承角对响应影响较大,随支承角的减小,系统响应峰值敏感区域变大;随脉冲激励幅值增加系统响应峰值波动加剧,且敏感区域变大;增加系统阻尼可有效地改善系统抗冲击特性。

主余震序列作用下基础隔震结构地震损伤研究

为了定量评估余震对基础隔震结构造成的损伤,采用损伤指数作为性能指标评估主余震序列作用下基础隔震结构的抗震性能。基于速度反应谱可以反映结构由外力作用产生的最大能量,提出一种基于力与能量双匹配的主余震序列型构造方法,将此构造方法构造出的人工主余震序列作为激励,对基础隔震结构进行弹塑性时程分析,并以地震损伤指数作为指标评估该结构的抗震性能。研究结果表明:基于力与能量双匹配的人工主余震序列构造方法可以有效模拟真实主余震序列地震动;对比分析基础隔震框架模型各工况下的损伤指数,发现随着余震峰值加速度的增加,上部结构损伤指数增长超过20%,下部隔震层损伤指数增长超过15%。余震的产生使损伤指数明显增大,结构发生严重破坏。

冲击响应谱频率特征值法研究

本文以几次地下核爆炸实测波形为例,分析了响应谱的特点,建立了计算响应谱频率特征值的经验公式,介绍了绘制冲击响应谱的频率特征值法。对特定条件下的冲击响应谱可按该法绘制。

半正弦脉冲激励下斜支承包装系统冲击特性的研究

以斜支承包装系统为研究对象,建立了半正弦脉冲激励下系统的无量纲非线性冲击动力学方程,采用数值计算方法分析了系统加速度响应及冲击谱,探讨了无量纲脉冲激励幅值、无量纲脉冲激励时间、系统支承角以及阻尼对系统加速度响应及峰值的影响规律。研究表明:无量纲脉冲激励幅值、无量纲脉冲激励周期、系统支承角及阻尼等对系统响应峰值影响显著。