《卫星力控振动试验的模型简化原理分析》

航天器振动环境试验的首要目标,是为了发现航天器在结构动力学设计方面存在的问题,防止在发射过程中由于严酷的振动环境导致发射任务失败。在常规航天器的振动测试中,振动台台面的加速度输入是按照加速度规范进行控制的,将飞行环境中实际测量得到的加速度峰值的进行包络,这种测试方法会在卫星或飞船的固有频率处产生较大的过试验现象。为此,NASA从1993年以来,推行“力限振动试验（force limited vibration testing）”技术,即采用振动台加速度和界面力进行“双控”,以降低过试验的危害。但是,由于真实飞行时的星箭界面力无法通过实际测量得到,因此,通过对星箭界面的计算模型、实验获得的模态参数、以及从实测界面加速度等条件下获得界面力数据的研究成为FLVT技术研究的核心内容。本文通过星箭耦合系统的动力学模型,利用子结构模态综合法推导出界面动力学响应以及界面力与界面加速度的关系式。然后根据子结构各阶主模态在特定频率区间内的特性,对动力学模型进行简化,并对NASA文献中的“复杂二自由度模型”进行了理论证明和误差分析。     

力限控制在振动试验中的应用研究

传统航天器加速度响应控制振动试验是根据特定的加速度规范,控制振动台台面加速度,这种试验方法会在试件固有频率处产生过试验现象,力限振动试验可以有效地缓解这种过试验.本文基于简单二自由度模型给出了详细计算力限条件的方法,在此方法基础上,推导出了航天器试件支架与振动台台面间力谱和加速度谱,并对试件支架进行力限正弦振动试验和力限随机振动试验,实验结果表明：与传统加速度响应控制方法相比,基于简单二自由度模型力谱条件的力限振动控制试验能够更加真实模拟动力学环境,有效缓解振动过试验,可以为航天器振动试验提供很好的试验依据。     

基于动力学环境试验数据的模态参数识别

在被测系统做动力学环境试验的同时，将振动台台面和被测系统组成的新系统作为分析对象，以振动台给定的力谱（或加速度谱）作为激励，对被测系统进行模态参数的识别。基于结构的振动台环境试验数据，通过被测系统频域中的测点加速度测量值与台面加速度测量值之间的传递率函数，导出了一个被测系统的“广义频率响应函数”，并且通过对边界条件的进一步简化和假设，最终得到了系统的模态参数。仿真算例验证了本方法的有效性。     

基于BP神经网络的星箭界面动载荷识别

提出一种基于BP神经网络的星箭界面动载荷识别新方法。建立卫星结构的高保真动力学模型,利用仿真分析/地面试验获取的卫星结构加速度响应与星箭界面加速度激励的样本库;基于BP神经网络训练卫星结构加速度与星箭界面加速度激励的传递关系,利用实测卫星结构加速度响应识别星箭界面加速度激励;将星箭界面加速度激励施加与卫星结构的高保真动力学模型获取星箭界面动载荷。开展了数值仿真和振动试验,验证了所提出方法的有效性,为服役状态下卫星结构的振动载荷环境预示提供有力支撑。     

振动试验机电传递函数的结构动特性分析

在振动试验中,应用试验件与振动台台面组成大系统的建模方法,建立振动台的台面控制加速度与驱动电压之间的机电传递函数,分析试验件固支模态频率与机电传递函数零点体系之间的对应关系,当将振动控制仪的驱动电压看作为整个系统的广义激励时,试验件的固有频率可以在只有台面控制加速度的情况下得到辨识。最后以π形钢梁的振动试验结果验证了该方法的正确性。     

位移-加速度振动台迭代学习控制方法试验研究

针对传统位移控制液压伺服振动台台面加速度波形再现不精确的问题,提出了基于位移-加速度振动台迭代学习控制方法,并通过数值模拟和储罐振动台模型实验研究迭代学习控制方法的性能。研究结果表明:基于位移-加速度迭代学习控制方法相比基于位移-位移迭代学习控制方法对于加速度的再现精度更高,修正迭代方法相比直接迭代方法的收敛速度稍快。     

航天设备力限振动试验复杂二自由度方法研究

在航天产品振动试验领域,力限方法采用力和加速度条件双控策略可缓解传统振动试验中的过试验,但力条件的确定困难,尤其对于设备级产品的试验存在源的界定问题。针对固定边界的设备级产品,介绍了复杂二自由度法用于获取固定边界下力条件的修正方法,对于其中关键的源和负载的质量参数给出获取方法,并应用于试验实例,为工程中力限条件的合理制定提供了参考。     

大型地震模拟振动台运行对周围场地影响的试验研究

随着地震模拟振动台数量越来越多,其运行对环境的振动影响受到极大关注。通过现场实测和分析,深入探讨了振动台运行对周围场地的振动影响,结果表明:如果将振动台基础简化为单自由度质点-弹簧-阻尼模型,地基土提供弹性力和阻尼,振动台的运行视为施加于基础的动力荷载,由此得到的计算结果与实测基本吻合。通过扫频试验获取了基础振动幅频响应曲线并进而确定了基础自振频率。试验研究结果显示,当振动台台面产生峰值为1.5 g加速度时,基础及实验室内地面加速度最大值仅有5 gal,不及台面的0.4%;振动从基础向周边场地传播按指数规律衰减,一般不会对周围建筑安全和人员舒适性造成不良影响。     

模拟地震振动台试验对摄影测量位移噪声的限值要求

在振动台试验中，摄影测量所得数据中的噪声会造成测量误差，过大的噪声会导致测量数据无法合理反映模型结构在模拟地震激励下的动力反应。针对振动台试验中摄影测量的位移噪声以及相关影响展开研究，通过对摄影测量的噪声数据进行分析，获得了该噪声信号的基本统计参数与低频段的显著分布范围(0～5 Hz)。在此基础之上，根据噪声信号的方差与标准差对位移、速度、加速度以及层间位移角四种结构反应的测量误差进行估计，推导结果表明：在有限差分法所得速度与加速度结果中，噪声的标准差被分别放大了f_s倍与f■倍(f_s为采样频率)。最后，结合常用的振动台试验参数，对摄影测量位移噪声的范围给出限值要求，为振动台试验选择合适的测量方式提供参考依据与技术指标。     

航天器结构虚拟动态试验技术新进展

随着航天器结构越来越复杂,仅仅用数值分析方法或者仅仅用实尺动态试验方法都不能解决现代航天器结构动力学问题,为了解决这一问题必须采用航天器结构虚拟动态试验技术.其一是虚拟模态试验技术.提出了适用于航天器复杂结构模型修改的子结构试验建模综合技术;介绍了两个实例证明本文介绍的虚拟模态试验技术应用的可靠性:一是CZ-2E运载火箭虚拟模态试验技术,用建议的虚拟模态试验技术成功地预示了CZ-2E运载火箭模态参数.预示的模态参数与随后进行的全箭模态参数一致;另一个是CZ-2F运载火箭虚拟模态试验技术,给出可靠的数学模型与箭船耦合的动态分析数据.其二是虚拟振动试验技术.介绍了振动台虚拟振动试验系统和一个卫星振动台虚拟振动试验实例.卫星振动台虚拟振动试验结果低频响应曲线与试验结果曲线非常一致.     

某大型工业厂房振动检测与减振分析

工业厂房作为生产设备最外层的保护装置,结构安全是企业生产的重要前提。当生产设备运行时,设备自身会产生多变荷载并引起厂房结构振动,长期的振动不仅会降低工作人员的舒适度,影响企业生产效率,甚至会造成结构的损坏、坍塌,造成严重的财产损失。对某大型工业厂房设备扰动进行现场检测与有限元分析,以人体舒适度、结构安全等相关规范对厂房振动响应评价,分析工业厂房结构异常振动原因及振动形式,根据振动特征及企业实际生产需求提出添加柱间支撑及安装调谐质量阻尼器等多种减振方案,并对调谐质量阻尼器控制系统参数进行优化,结果表明,优化后的减振控制系统能够降低厂房结构的振动响应,调整厂房结构的振动频率,避免外部激励引起厂房共振。此大型工业厂房的振动分析研究成果,可为其他同类型工业厂房的减振设计提供技术参考。     

RV减速器振动特性分析

为了研究RV减速器的振动特性,建立了RV-20E型RV减速器的刚柔耦合动力学虚拟样机模型,利用灰色关联度分析了样机的准确性。之后通过模态分析,分析了RV减速器的整机模态频率、振型等。进一步使用有限元方法对RV减速器进行了瞬态动力学分析,得到了不同工况下的仿真信号,并与试验测得的不同转速、负载下RV减速器的加速度振动信号进行对比,仿真分析结果与试验结果吻合度较高。分析结果表明负载对RV减速器振动的影响较小,而转速对于RV减速器的振动有明显影响。     

梁式动力吸振器用于抑制薄板振动的研究

提出了一种适合于弹性结构宽频带吸振的均直梁式动力吸振器,研究了梁板耦合结构的功率流特性。在此基础上,提出了以控制频率范围内输入主振系的净功率流最大值为控制目标的梁式动力吸振器的优化设计方法,并通过数值仿真验证了该方法的有效性。最后,分析了梁的损耗因子对系统功率流特性的影响。研究表明：梁式动力吸振器不但结构简单,质量比小,安装方便,而且吸振频带宽,吸振效果好。     

旋转柔性梁系统振动频响特性分析及振动抑制

航天器挠性附件或柔性机器人等柔性旋转梁系统的模态阻尼小,由于扰动,或者在调姿及转动时,大幅值的振动将持续很长时间,这将影响系统的稳定性和指向精度,因此,必须对振动进行主动控制.提出一种基于加速度传感器反馈的复合控制算法,快速控制系统设定点及转动过程的振动.建立挠性旋转梁试验平台,进行了基于加速度传感器和压电片传感器的试验模态激励分析、振动频响特性分析.并根据振动特性选取加速度反馈控制算法的相应参数,利用交流伺服电机驱动器抑制旋转梁设定点的振动、旋转过程的振动主动控制进行了试验研究.试验结果表明采用提出控制方法能够快速地抑制系统的振动,验证了特性分析和提出控制方法的可行性.     

拖曳声纳阵隔振模块性能计算分析

在现代反潜、海洋水文和资源勘探测量中，拖曳线列阵声纳得到了越来越广泛的应用。为了进一步提高拖曳式声纳的工作性能，必须在声阵模块前、后插入性能优良的隔振模块。本文利用有限元法计算分析了隔振模块在水下的隔振性能。计算表明：隔振模块的隔振性能与其长度、阻尼、所受到的拉力和激振力有关。其中隔振模块的长度是影响隔振效果的主要因素。随着隔振模块长度的增加，其隔振效果将变得越来越好。在长度、阻尼、激振力相同的情况下，拉力小时隔振效果较好。在其他条件相同时，激励频率越大，隔振效果越好；阻尼越大，隔振效果越好。在相同拉力和激振力作用下，隔振模块的隔振效果的起始频率随隔振模块的长度增加而减小。     

单柔性机械臂振动的脉冲控制

本文提出了一种柔性机械臂振动控制的简单而有效的方法——脉冲控制方法。对脉冲触发时刻、宽度、高度、周期进行了研究,并进行了数值仿真,结果表明正确地选择脉冲形式可达到很高的闭环控制精度。本文所提出的方法还可为柔性机械臂逆动力学——低振动输入力矩设计提供参考。     

某汽车排气系统振动特性

建立某汽车排气系统的有限元模型,对其进行模态分析仿真,得到排气系统的前若干阶的固有频率及其振型。基于模态分析和排气系统的振动测试结果,对排气系统在发动机不同转速下的激励引起的振动进行分析,研究排气系统的振动特性,提出结构的改进意见,为提高排气系统的工作可靠性和使用寿命提供参考。     

Vibration generation in a pulse tube refrigerator

The cold head of a pulse tube refrigerator does not contain moving parts, therefore, is traditionally thought of as producing low vibration and having extended lifespan. Thus, such cryogenic engines are especially attractive for use in vibration-sensitive instrumentation, such as scanning electron microscopes, superconductive quantum interference devices, etc. However, even relatively low-level vibration of a pulse tube, resulting from oscillation of a gas pressure, may be excessive for the above vibration-sensitive OEM instrumentation. By making use of the finite element analysis and the full-scale experimentation, the authors identify the sources of a pulse tube vibration.