高超声速导弹随机振动响应分析

目的 研究某高超声速导弹飞行过程中的振动状态,获得导弹在给定压力载荷下的振动响应特性。方法结合有限元分析、随机振动理论,利用三维软件构建导弹有限元模型,并在Ansys Workbench平台对其进行模态分析及谐响应分析。基于模态分析结果,对导弹进行随机振动响应试验,探究导弹在频域及力学上的振动响应特征。结果 计算得出导弹前六阶固有频率和振型,获得导弹上一检测点在给定振动激励载荷下的加速度响应曲线,并得到导弹整体结构的应力分布云图。结论 导弹模型强度符合要求,导弹在振动激励载荷下的加速度响应峰值均出现在380～400Hz,应力极值出现在导弹尾部区域,在此区域内,导弹更易产生结构性损伤。在飞行器地面环境模拟试验中,应着重考虑此频域及位置的振动条件。     

导弹运输环境的单轴振动台模拟试验技术

简述了导弹运输环境的单轴振动模拟试验技术针对战术导弹特点建立平面解耦的导弹-贮运发射箱-运输车底板的离散化模型,给出了相应的用频响函数表示的多点响应与单点激励的关系式,采用跑车试验实测的弹体结构响应,求取单点激励载荷谱在最小二乘意义上的最优解,从而实现利用普通单轴振动台的单点激励进行导弹运输环境的试验室模拟。     

基于Matlab/Simulink的导弹运输振动载荷分析

目的分析导弹在车辆运输中的振动载荷情况,为开展导弹结构可靠性分析和寿命预估提供输入条件。方法根据导弹运输车的动力学模型,利用Matlab/Simulink对不同路况条件下导弹运输车振动响应情况进行仿真计算,获得不同路况和运输车速时的振动响应情况。结果随着路面等级下降和车辆速度的增加,导弹运输车振动的幅值也相应增加。结论滤波白噪声方法模拟得到的时域路面功率谱与标准等级功率谱一致性较好,可以作为振动响应分析的输入激励。     

典型锥形结构两点响应控制试验研究

目的研究小长径比结构进行两点振动响应控制时的可行性,提升地面振动模拟真实性。方法针对一长径比约3:1的短圆锥结构,首先以圆锥表面气动载荷为振动输入载荷,通过数值仿真获得结构在自由状态下内部两点的加速度功率谱密度曲线,再采用激励杆和激励板的形式进行两点激励加载,控制要求的两点加速度响应。将真实响应的控制结果与常用梯形谱的控制结果进行对比,分析控制的有效性及结果的合理性。结果通过对比不同的两点激励加载部位,发现振动控制效果会存在明显差异,以仿真的结构响应作为振动控制谱,具有良好的振动控制效果,实际控制的功率谱密度曲线只在局部"谷"的地方和低频段出现超差,实际均方根值与要求均方根值差异较小。结论以仿真得到的结构内部响应作为振动控制谱,可以提高结构地面振动考核的真实性。当振动激励部位选择合适时,对于小长径比结构,也可以得到良好的控制效果。     

加筋板在复杂载荷下的振动疲劳寿命分析

目的研究航空工程结构部件——加筋板在准静态载荷和随机动载荷联合加载下的振动疲劳寿命预估问题。方法针对某铣制铝合金缺口加筋板,建立有限元模型,并采用时域法进行静动联合加载下的疲劳寿命分析。首先将准静态载荷分解为静力与正弦激励,以静力结果作为平均应力修正S-N曲线,再采用随机响应分析计算动载荷单独作用下结构危险点的应力PSD函数,通过逆傅里叶变换法,提取随机加载过程中的时域信号后,应用Von Mises等效准则,将其与正弦激励时域样本进行叠加,得到疲劳分析应力谱,再结合Miner线性累积理论和雨流循环计数法,计算得加筋板结构静动联合加载下的疲劳寿命。结果通过有限元仿真分析计算,得到加筋板在静动载荷共同作用下的疲劳寿命,对比试验寿命,误差基本在两倍界以内。结论由仿真与试验的结果对比说明,该方法可以有效预估试验件在静动载荷联合加载下的疲劳寿命,并能进一步推广到类似载荷下的疲劳寿命预估问题。     

多维激励下结构随机振动响应分析

基于随机振动方法,以谱函数分析的方式,给出了典型结构在多维激励下的振动响应计算公式。根据理论分析的结果,计算了多激励单轴向和多激励多轴向的算例。结果表明,对于线性结构,多维激励下结构振动的响应谱为轴向上各个激励点时响应谱的叠加,但由于各点激励下结构振动的振型函数不同,结构响应可能比单个激励点激励时响应大,也可能小;在一些情况下,结构响应会丢失反对称振型的响应。多维激励下振型函数对结构响应的影响,应该引起工程结构设计人员的重视。     

考虑脉动压力相关性的自由体随机振动分析

目的获得自由体在脉动压力载荷作用下的结构响应。方法采用有限元方法,建立锥壳自由体结构的随机振动分析有限元模型,根据自由体的脉动压力载荷和随机振动分析理论,计算自由体在脉动压力下的加速度响应均方根值。结果载荷为一定程度相关时的计算结果在完全相关和不相关之间,最小相差约15%,最大相差约50%。结论在进行自由体结构脉动压力下的响应分析时,载荷间的相关性是不能忽略的,分区加载可改善计算精度。     

多点激励中的控制载荷存在性

目的 给出多点激励振动试验中控制载荷的存在性判据,建立控制载荷分析的数值模拟方法.方法 从控制载荷数量与目标响应数量关系出发,通过传递函数矩阵及其增广矩阵的秩的大小关系比较,对多点激励振动环境试验中控制载荷的存在性进行研究,并针对当前多点激励试验中只控制多个点的幅值而不控制相互之间相位差的现状,对存在性结论进行修正,同时通过理论推导和数值优化算法,建立不同工况下控制载荷的分析方法.结果 对于同时控制响应幅值和相位的情况,当传递函数矩阵的秩Rc与其增广矩阵的秩Rz相同且为满秩时,控制载荷存在唯一解;当Rc=Rz但非满秩时,控制载荷不唯一;当Rc相似文献   

一种提高飞行器结构天地力学环境地面试验有效性的方法及其应用

目的研究提高飞行器结构地面试验有效性的途径。方法计算同一被试件结构在飞行状态和地面试验状态下的有限元模型,测量地面试验状态下的模态以验证有限元模型的正确性;计算各特征点(也可以是遥测点)在天地状态下的响应,用机器学习法获取各特征点的映射关系模型;基于该模型由飞行点响应(或遥测数据)确定出地面试验件对应点的响应,并用载荷反求法得到它们的等效载荷;最终确定施加在试验系统上的载荷。结果以细长体结构为例,所得到由其组成试验系统的有限元模型与实测模型之间的固有频率最大相对误差为6.76%,利用映射关系模型预测出对应点在飞行状态下的振动响应。确定了飞行状态下结构响应的特征点,由地面试验系统所对应的响应点反推出应施加的载荷为60 N。结论利用天地数值计算-地面试验验证联合法,无需在地面试验状态下刻意模拟飞行状态的边界条件,确定出所需要施加的载荷,从而提高了飞行器地面试验的有效性。     

基于损伤等效的振动疲劳试验载荷转换

目的使用简谐激励替代随机平直谱激励进行振动疲劳试验。方法利用有限元仿真计算某典型铝合金试验件在简谐激励和随机平直谱激励下的疲劳寿命,分析2种工况下试验件寿命相等时激励的等效关系。进行一组定频激励试验和一组谱激励试验,对比试验结果,验证在某典型铝合金试验件上利用简谐激励替代随机平直谱激励进行振动疲劳试验的可行性。结果通过试验与仿真技术,对2024-T4铝合金试验件在一定频率非共振简谐激励和随机平直谱激励作用下的振动疲劳寿命规律进行研究,得出了不同激励作用下试验件寿命相同时载荷的等效关系。结论基于损伤等效,工程中可以使用简谐激励代替随机平直谱激励进行振动疲劳试验,从而解决了一类振动疲劳试验加载困难的问题,实现振动疲劳的试验加速。     

空空导弹振动试验条件分析

振动环境是空空导弹所经历的最严酷的环境之一,振动试验量级将直接影响空空导弹的结构完整性和工作性能。通过对空空导弹寿命期内经历的振动环境进行分析,针对运输、挂机飞行以及自由飞行状态下振动产生的主要诱因,结合相关标准及国外相关测试数据,初步提出了针对空空导弹的试验条件与试验方法,为相关设计人员提供了参考。     

基于实测数据的空空导弹自由飞振动条件制定方法研究

目的基于实测数据来分析和研究空空导弹自由飞振动环境,讨论并建议空空导弹自由飞振动试验条件制定方法。方法针对空空导弹振动数据的特殊性对数据进行处理分析。结果实测数据处理得到空空导弹每个区域的振动响应谱,通过地面试验和动力学仿真分析修订得出地面试验谱。结论要制定一个合理的空空导弹自由飞振动试验条件,必须基于实测数据进行处理分析,并建立在适当的振动实施条件下。     

岛礁环境对吊耳疲劳性能影响研究

目的 研究吊耳在岛礁环境下的腐蚀特征及其对疲劳性能的影响。方法 通过开展吊耳试验件的岛礁自然环境试验,测试其不同在试验周期的疲劳性能,分析断口形貌、元素含量变化,研究腐蚀对吊耳抗疲劳性能的影响。结果 在1 a的岛礁自然环境试验中,吊耳的腐蚀部位主要为表面镀层,并且呈非均匀腐蚀特征。随着试验时间的延长,吊耳平均疲劳断裂循环次数呈下降趋势,疲劳断口的韧性断裂特征减弱,并且氢含量有所增加。吊耳内部存在MnS夹杂物,位于韧窝底部。结论 吊耳表面点蚀坑、内部MnS夹杂物对疲劳载荷作用下裂纹的萌生和生长起到促进作用,降低了其抗疲劳性能,应加强腐蚀防护和质量控制。     

一种基于综合环境剖面的导弹弹上设备加速贮存试验方法

目的 基于导弹武器在历经地面使用载荷后,还要满足飞行载荷的特点,讨论用于评估导弹弹上设备贮存期的加速贮存试验流程与方法。方法 开展加速因子试验,获得加速因子计算公式,根据实际使用环境载荷,制定综合环境试验剖面,按照贮存期目标值开展加速贮存试验,等效地面使用环境载荷,开展飞行环境载荷考核试验,试验成功后,给出贮存期评估结论。结果 该方法在多型导弹贮存延寿工程的弹上设备贮存期评估中得到应用,应用表明,可以评估导弹弹上设备的贮存期,具有工程应用价值。结论 获得加速因子计算公式后,将导弹弹上设备的地面使用环境载荷累计影响与能够经受飞行载荷环境分步进行试验,能够体现导弹弹上设备历经的环境载荷,可以用于弹上设备的贮存期评估。     

空空导弹爆炸分离冲击试验分析

目的获取某型空空导弹爆炸分离冲击试验的条件及方法。方法针对爆炸分离冲击环境高频响、高量级、短时间等特性,分析获取爆炸分离冲击信号的方法,以及相应的冲击响应谱、归纳数据处理方法。结果通过测试得到某型空空导弹的爆炸分离数据,进行了冲击响应谱和归纳分析,得到了不同测点位置爆炸分离冲击的特性。结论形成了一种适用于空空导弹的合理、易实施的爆炸分离冲击试验条件及试验方法。     

典型结构单轴和三轴振动响应对比研究

目的研究单轴振动与三轴振动对典型结构振动响应的不同影响。方法通过单轴振动及三轴振动的对比实验,以典型结构悬臂梁为研究对象,利用加速度响应测量法及动应变测量法,从不同角度研究单轴振动和三轴振动对试品造成的不同影响。结果相比于单轴振动,在三轴振动下试品谐振点发生改变的同时,谐振峰响应也更为明显。另外,由于三轴同振叠加耦合作用的影响,三轴振动下试品的响应量级也略大于单轴振动。结论单轴振动与三轴振动对试品会产生不同的考核效果。     

战术导弹公路机动运输振动环境条件的研究

目的研究战术导弹在公路机动运输环境下振动试验条件的制定。方法根据某型导弹实地跑车试验测量数据,采用时域统计分析和频域功率谱分析的方法,在基于悬挂频率、轮胎频率、导弹约束状态频率或车架大梁频率和弹上设备安装频率或舱段频率等四类主要频率进行修正的基础上,合理地制定了战术导弹公路机动运输振动环境条件。结果利用本文方法预测弹上和车上设备的振动环境条件,并与试验场跑车试验结果对比分析表明,本文方法正确、合理,具有较高的工程应用价值。结论通过与GJB150A和MIL810G的对比分析表明,本文方法灵活、方便,能够适应于不同种类的产品或设备。     

再入飞行振动环境试验等效性探讨

目的提高再入体实验室模拟再入飞行振动环境的等效性,确保地面环境试验结果的可靠性。方法首先分析再入飞行过程中受脉动压力等因素影响诱发的振动环境载荷特征。其次,基于飞行实测数据,分析再入飞行振动响应的空间分布规律和频域能量分布特征。最后,将飞行试验实测数据与传统实验室振动模拟试验结果进行对比,从载荷传递规律、空间分布规律、频谱特征等方面对主要关注区域"天地"响应存在的差异进行探讨,研究实验室等效模拟再入飞行振动环境的因素。结果针对特定的再入体结构,设置有限等效响应目标点,通过对试验系统动态特性分析、夹具优化设计、试验控制方式、振动台激振模式等多方面综合研究,可以提升再入飞行振动环境模拟等效性。结论提出了以"天地一致性"为目标的工程可行措施和实验室振动试验等效原则,为再入飞行振动环境的实验室等效模拟提供了支撑。