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。     

力控振动试验与过试验现象分析

传统的卫星加速度控制试验是根据特定的加速度规范,测量并控制振动台台面的加速度,由这种试验方法做出的估计往往过于保守,会在试件结构的固有频率处产生过试验现象,对结构造成过响应的危害.力控试验是测量并控制卫星结构与振动台台面之间的界面力,这种试验方法能够有效地改善由加速度控制试验造成的过试验现象.本文在传统加速度控制试验产生过试验的原因和力控试验方法的过试验补偿原理的分析的基础上,进一步提出了双控试验这一方法,即同时测量并控制界面力与台面加速度,并且可以更好地模拟真实发射过程中的卫星结构的动力学环境.本文通过数值仿真算例,验证了力控试验对过试验现象具有明显的改善效果,以及双控试验是最为理想的卫星动力学环境试验方法.为力控和双控试验方法真正应用于我国卫星动力学振动试验提供了理论依据.     

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.     

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。     

混合子结构模态综合法建立轿车动力学模型

采用包含软子结构的间接对接的混合界面子结构模态综合法，建立了整车系统非线性动力学模型。用所建模型对汽车振动特性进行数值仿真，并通过试验对仿真结果进行验证。     

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。     

多管火箭发射过程中定向器振动特性研究

为了在多管火箭发射过程中能获得准确的定向器管口振动特性,本文研究多管火箭发射过程中定向器管口振动特性;利用多体系统传递矩阵法和发射动力学理论,建立了多管火箭发射动力学模型和仿真系统,通过多管火箭模态试验验证了模型的正确性;仿真获得了在发射过程中定向器管口振动的时域历程,利用离散傅里叶变换(DFT)技术,获得了在发射过程中定向器管口振动位移、速度和加速度信号的频域特性;在此基础上设计了椭圆滤波器,并通过对发射过程中定向器管口的加速度采集信号的滤波前后对比,验证了本文研究内容的正确性和重要性,为多管火箭发射过程中定向器运动信号的采集和控制提供了重要参考价值。     

基于动态子结构方法探讨分析地铁运行引起建筑物的振动

运用动态子结构固定界面模态综合法，结合Ansys有限元分析软件建立隧道-土层-建筑物系统动力学分析模型，通过与有限元整体建模分析法进行比较，验证了动态子结构法的准确性，对比分析系统的振动特性，分析隧道埋深、桩基深度对建筑物振动的影响。分析结果表明：隧道上方的建筑物桩基不利于建筑物减振，增加隧道埋深、增加隧道与建筑物桩尖的距离，可以有效降低建筑物振动。固定界面模态综合法具有较高的精度，计算效率高，在地铁列车引起建筑物振动分析中具有较好的适用性。     

具有弹性耦合结构振动系统的自由界面模态综合法

本文给出了以弹性连结件为耦合件的振动系统自由界面模态综合技术,把弹性连结件定义为“软子结构”单独处理,其余部件自然划分为若干子结构。利用有限单元法获取各子结构自由界面模态信息,用子结构的截断主模态及其高阶剩余柔度修正项作为结构 RayLeigh-Ritz 分析的假设模态,从而大幅度压缩了结构分析自由度。实例计算表明,该方法具有良好的综合精度,是分析具有弹性耦合结构振动问题的有效方法。     

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。     

地铁引起建筑物振动评价研究

因为不能直接量测地铁环境中拟建建筑物的振动,介绍基于理论计算分析对地铁运行引起建筑物振动的评价方法。由于地铁隧道底面振动记录资料缺乏,量测困难;列车-轨道-地基系统的模拟不尽完善。针对上海地铁隧道正上方某拟建建筑物的振动问题,建立上部结构的刚性地基有限元模型,输入场地实测地面振动加速度激励,计算结构振动在时域内的响应。利用傅里叶变换,对结构时域内的响应进行频域分析,根据国家标准对地铁引起建筑物的振动做出评价,从而为地铁环境中建筑物防振设计提供依据。     

三自由度半正定系统随机振动仿真与试验研究

目的研究三自由度半正定系统在随机振动条件下的加速度动态响应以及加速度功率谱密度。方法以运输包装中常见的三自由度半正定系统为原型,建立了三自由度半正定系统的质量-弹簧-阻尼系统。依据美国ASTM-D4728随机振动标准,利用Matlab/Simulink仿真平台,建立仿真模型,并输入模型参数,得到了三自由度半正定系统随机振动下的动态响应。基于相同试验标准进行试验,对比分析试验结果与仿真结果的差异。结果在低频段内(小于80 Hz),Simulink仿真模拟随机振动的加速度功率谱密度值与随机振动试验的加速度功率谱密度值的相关性系数达到0.983,加速度功率谱密度值最大处仅相差8.8%。在高频段内(大于80 Hz),Simulink仿真模拟随机振动的加速度功率谱密度值与随机振动试验的加速度功率谱密度值的相关性系数只达到0.745,加速度功率谱密度值最大处相差13.1%。结论利用Matlab/Simulink仿真平台分析包装系统的低频随机振动是一种简单可行的方法,一定程度上可以作为随机振动试验的代替手段。     

薄煤层采煤机振动特性研究

为研究复杂煤层赋存条件下薄煤层采煤机的振动特性,根据多体拓扑结构建立采煤机刚柔耦合模型,通过仿真得到采煤机在截割含夹矸韧性煤工况下前后滚筒受到冲击载荷作用时的动态特性。基于子结构模态综合方式(CMS)的振动疲劳分析方法,进行危险点动应力与模态振动的相关性分析,发现牵引部壳体在实际工作过程中产生具有3阶垂向弯曲模态特征的弹性振动;以不同测试点加速度频域响应为依据,分析采煤机振动对其电控系统以及液压系统的影响,判断测试点加速度与模态振动的相关性,同时确定出牵引部柔性壳体的高动应力区域及其结构疲劳性质。分析结果为薄煤层采煤机的优化设计、后续测试、安全性评价提供了重要的参考。     

带惯性力修正的循环力校准方法研究

疲劳试验设备对试样施加的力值,在静态和动态时的准确度不一致。本文通过建立疲劳试验设备的物理振动模型,得出循环力的误差主要是由传感器与试样间的参振质量的惯性力引入的;推导出了惯性力对循环力幅值的影响量模型,经过对惯性力影响量的修正,最终实现了疲劳试验设备的显示力值与试样的实际受力值一致的目的。采用加速度法、刚度/位移法修正方式,建立带惯性力修正的循环力校准系统,通过比对试验和数据分析,得到了两种修正方法(加速度法、刚度/位移法)以及两种校准方法(传感器法、校准棒法)之间的结果差异小于1%,验证了惯性力修正模型的有效性。     

金属簧片阻尼隔振器性能分析

建立了金属簧片隔振器振动系统的动力学模型,通过有限元计算得出摩擦力曲线,进一步采用动力学方程研究了系统在简谐激励和冲击激励下的响应.结果表明:电子机柜采用该隔振器,能使最大加速度降低72%,说明该隔振器具有良好的减振隔振和抗冲击性能,为干摩擦隔振器优化设计提供了理论依据.     

Dynamic Performance of Stacked Packaging Units

Stacked packaging units is the main form of distribution packaging of products. Its dynamic performance is not fully understood. This paper investigated the influence of the constraint, input vibration, location and contact nonlinearity on the dynamic performance of three layers stacked packaging units. The dynamic contact force between surfaces and acceleration response of products were obtained. In sine sweep vibrations, the constraint to stacked packaging units has an obvious influence on the dynamic characteristics. The acceleration response of product is associated with the vibration mode. The force amplification factor is in general between 1.5 and 2, but it can close to 3 on top layer in the case of no fixed. In random vibrations, non‐Gaussian data of dynamic contact force appear when Gaussian data of input vibration pass through the stacked packaging units, resulting a Weibull distribution of force level‐crossing. The force level‐crossing diagram becomes more abrupt with the decreasing of input vibration level, smoother from the top contact surface to middle and bottom ones, and moves right and becomes smoother with the constraint strengthen. In the case of lower input level, Gaussian distribution of force level‐crossing appears. The force power spectral density (PSD) between bottom box and table is much larger than that between boxes, which is significantly influenced by the first resonance frequency. However, the acceleration PSD of product is significantly influenced by both the first and second resonance frequencies, and controlled by the vibration mode. It depends much on the value of input acceleration PSD around the resonance frequencies.     

传动轴的扭振测试结果的分析

从扭振测试系统的构成、扭振角信号的采集及扭振测试系统的实现做了详细的介绍,在对某器件的传动轴进行测试后,通过分析转速和扭振角的关系、加速度和扭振角的关系,从而对测试结果做了有针对性的分析。     

基于加速度计阵列的六自由度振动台测试方法研究

目前多自由度振动台缺乏方便有效的多自由度振动测试手段,通过探讨基于加速度传感器的六自由度振动测试方法,提出基于4只三向加速度计的加速度计阵列构型,依据六自由度运动系统方程对该构型的运动状态进行了理论推导,并设计了具体的封装方法,最后对封装的加速度计阵列构型进行了多自由度振动测试试验验证。试验结果表明:所提出的基于4只三向加速度计的加速度计阵列构型能够对角加速度进行测试与还原,简易可靠,可以作为多自由度振动的测试手段。本文提出的加速度计陈列构型有望被推广应用于现场低频振动测量或校准工作中。     

磁流变阻尼器对斜拉索振动控制研究

大跨度斜拉桥拉索的风雨振现象越来越引起人们的重视,应用磁流变阻尼器进行拉索振动控制是一种新的探索。本文采用模态坐标表示的拉索运动方程和Bingham模型,对磁流变阻尼器-拉索系统的阻尼特性进行了全面仿真模拟,得到了阻尼器安装位置、外部激励大小及阻尼器输入电压等参数对系统前三阶模态阻尼比的影响规律,介绍了在洞庭湖大桥应用磁流变阻尼器进行拉索振动控制的试验研究情况,试验与仿真结果具有很好的一致性,表明仿真计算模型和方法是正确的和可行的。对磁流变阻尼器减振效果的仿真计算表明,该阻尼器具有很好的减振性能。在实际风雨振发生时实测的加速度响应进一步印证了仿真结果,表明应用磁流变阻尼器能很好地抑制拉索风雨振现象,磁流变阻尼器将是抑制拉索风雨振一种非常有效的手段。这些对于应用磁流变阻尼器进行拉索振动控制具有重要的指导意义。