动量轮诱导的卫星地面微振动特性研究以及在轨仿真分析

目的探索整星微振动传递特性及其影响因素,为降低或控制微振动对卫星相机成像质量的影响提供手段。方法利用某卫星结构,在卫星固支与悬吊两种边界状态下,开展不同动量轮转动组合状态的地面微振动环境试验。根据试验数据,分析从振动源到相机的传递比、卫星固支与悬吊的差异、卫星结构与转动部件分别对振动谱的贡献。利用卫星有限元模型,通过修改地面模型、添加组件等方式使其符合在轨状态,从而开展在轨微振动仿真分析。结果得到了动量轮各工作状态下的星上微振动加速度环境数据。根据数据分析结果,卫星边界固支与悬吊都附加了低频的振动,而星上微振动在动量轮转动频率外更包含了卫星结构的耦合振动。从振动源到相机的微振动传递都具有衰减特性,传递比为0.03~0.475。微振动仿真分析给出了相机微振动转角和影响。结论相机的微振动主要取决于最大扰动的动量轮。从振动源到相机的微振动传递中,传递界面的阻尼对微振传递比影响较大,其次为距离的影响。根据此卫星微振动传递特性提出了的微振动抑制手段有效降低了相机处的微振动大小。在轨状态仿真结果显示太阳翼低频振动耦合引起相机约0.1像素的振动。     

履带车辆平台模拟试验谱的建立方法研究与应用

目的建立模拟试验谱推导方法,合理确定车载仪器设备模拟振动试验条件。方法针对履带车辆平台诱发环境实测振动数据,通过履带车辆实测振动谱环境特征分析,提出宽带随机振动背景谱叠加窄带分量作为模拟试验谱的基本谱形,并探讨相应试验量级和试验时间的推导方法。结果建立了由实测振动数据推导模拟试验谱的方法。结论模拟试验谱推导方法实用性强,依据此方法由某履带车辆实测数据得到了相应的模拟试验谱。     

高动态离心机系统建模与仿真

高动态离心机是用于惯性部组件测试和考核的动态惯导测试设备,通过主轴变速旋转或改变仪器舱到主轴的距离等方式,在仪器舱内产生快速变化的加速度场,从而模拟部件或组件使用时的加速度环境。以某高动态离心机研制为背景,介绍了该设备的系统建模与仿真过程。通过在Simulink仿真平台上对设备机械系统、电机调速系统和系统扰动因素等模块化建模和时域仿真,预测了设备在不同设计参数和不同扰动条件下的时域动态特性,为系统设计和优化提供了详实完备的仿真数据支持。     

一类飞行器动态变化加速度模拟试验原理探索

目的探索一类飞行器动态变化加速度模拟试验原理。方法建立三轴动态变化加速度模拟系统的数学模型,研究试件上某一特定位置的目标加速度与离心机及动量矩框架的输入角速度、角加速度以及旋转角度之间的关系,利用已知的目标加速度反解方程得到输入角速度、角加速度以及旋转角度。结果使用Matlab进行方程求解和仿真模拟,仿真结果与目标加速度一致。结论仿真结果表明,通过反解方程进行动态加速度模拟试验是可行的。     

驾驶舱空气动力源致振动响应分析研究

目的分析驾驶舱外形上多处凸起对驾驶舱内若干重要部位的振动响应的影响。方法首先采用大涡模拟方法,计算多种飞行工况下分离气流产生的作用于机身前段外表面的非定常脉动压力载荷,然后将所得载荷作用于前机身详细有限元模型上,获得所关心的驾驶舱内部分站位的加速度响应。结果通过对加速度响应结果的分析处理及与试飞测试数据对比,可知驾驶舱外形上多处凸起对驾驶舱内的振动量值影响比较大,气流分离对驾驶舱舱内振动贡献,峰值位置处达到了25%左右。结论相关计算结果可用于驾驶舱工效性评估和驾驶舱外形优化。     

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。     

用于柔性板振动控制的压电陶瓷时效损伤性能研究

目的基于压电陶瓷的逆压电效应,以试验和仿真分析的方法研究压电陶瓷对某柔性板试验件振动控制的时效性能,为压电陶瓷如何保持长时间有效参与振动控制提供参考。方法搭建振动主动控制系统,实现柔性板的振动控制,以压电陶瓷驱动电压的降低模拟时效损伤。建立该结构的动力学有限元模型,并进行响应分析,以压电陶瓷产生的驱动力变小来模拟时效损伤。通过测定不同损伤程度的压电陶瓷参与振动控制前后的动响应,得到多种条件下的振动控制效率。结果当所有压电陶瓷的时效损伤程度均达到80%时,对某柔性板试验件的振动控制率降低为初始振动控制率的60.4%。基于试验与分析结果,评估多种条件下的振动控制率,得到了压电陶瓷时效损伤对柔性板振动控制的影响规律。结论压电陶瓷时效损伤对柔性板振动控制的影响可以用有限元仿真来模拟,压电陶瓷的时效损伤程度可通过调节它的驱动电压来进行测试。     

振动压路机地面振动对环境的影响

依据振动压路机施工中产生的地面振动实验数据，统计得出了一种常用型号振动压路机的地面振动加速度衰减关系；据此计算出了该型号振动压路机施工中产生的不同距离处的地面振动垂直向加速度和铅垂向Z振级。分析了振动压路机振动衰减的决定因素；评价了振动压路机施工振动对人类居住生活环境的影响范围和影响程度，提出了避免或减轻振动压路机造成的环境振动污染的措施。     

多维振动环境试验的实践

试验是暴露结构缺陷和鉴定设备承受使用环境能力的一种有效方法。分析了一维振动试验在实际应用中存在的问题,讨论了多维振动试验中常用的多轴振动和声振联合振动两种试验方法和试验条件的确定。     

装备典型舰载平台振动环境严酷度分析

目的为了正确识别舰载环境。方法采用INV3062T2数据采集系统,在典型舰载平台上实测了装备在舱室内的振动环境。结果数据表明,舱室内各方向上的振动加速度是一个正态随机变量,得到了各方向加速度峰值和振动加速度谱密度。结论分析表明,舱室内典型振动环境属于I型,是一类长期存在但量值较小的振动环境。     

大型航天器结构-控制-光学一体化建模与微振动响应快速计算方法

目的控制大型航天器一体化模型的计算成本。方法分别使用状态空间法和附加刚度法建立结构-控制-光学一体化模型,并求解微振动响应。使用稀疏矩阵LU分解法和迭代法求解线性方程来加速微振动响应的求解速度。结果对某大型航天器建立一体化模型,并求解微振动响应,总耗时10.35 s,其中使用迭代法计算2794个频率点耗时7.20s,使用稀疏LU分解法计算6个频率点耗时3.15s。结论数值算例证明了该方法的高效性,是适用于实际工程中大型航天器微振动预示的高效算法。     

超重环境下摇板造波的理论分析

目的研究超重环境对传递函数值(摇板摆幅与波浪波幅的比值)的影响,为海工离心机的研制提供理论依据。方法借助C语言以及Matlab软件,进行超重环境下摇板造波的理论推导。结果在深水条件下,利用Matlab计算出的曲线图表明,传递函数值随着重力加速度(离心加速度水平)的增大而减小;在浅水条件下,用C计算出频率为31.415 9,水深和摇板都为1 m时,在常重力下,传递函数值为1.980 1;在重力加速度提高到150g时,传递函数值为0.485 04。结论不管是深水条件还是浅水条件下,传递函数值都随着重力加速度的增大而减小。     

基于性能参数退化的发动机推进剂加速退化试验建模

目的 针对某火箭弹发动机推进剂加速退化试验数据,建立性能参数退化模型,分别基于最大伸长率和最大抗拉强度等不同参数,计算推进剂的激活能和不同温度下的加速因子。方法 建立基于退化轨迹的性能参数退化模型,对发动机推进剂进行加速退化试验建模,利用最小二乘法计算性能变化参数,利用阿伦尼斯模型计算加速模型的参数,并得到激活能和加速因子。结果 针对推进剂加速试验数据,给出推进剂激活能和不同温度下加速因子的计算方法。采用基于退化轨迹的性能参数退化模型,可有效评估推进剂的寿命。结论 该方法可有效地对推进剂加速试验数据进行建模,给出激活能和加速因子,更能反映推进剂的寿命特征,为寿命评估提供支撑。     

多轴动态加速度试验夹具设计方法研究

目的针对多轴动态加速度试验的特点探索一种适合多轴动态加速度试验的夹具设计新方法。方法分别采用传统经验设计法和新方法对同一简单模型进行力学仿真分析,并进一步对比两种方法所得结果的差异。结果新方法所得结果更具全面性,在多轴动态加速度试验过程中更有利于保证夹具的安全性,适合推广应用。结论多轴动态加速度试验与传统的单一稳态加速度试验差异较大,在相应夹具设计时更应该注重试验的全过程。     

板级电子产品加速因子预计方法研究

针对长寿命、高可靠电子产品加速因子的确定极为困难以及需要获取大量的可靠性试验数据的难题,在合理假设的基础上,提出了板级电子产品的加速因子预计方法,推导了综合预计模型。该方法基于平均失效率的概念,采用由底层数据向上层结构综合的思想,利用产品各组成单元的加速因子和平均失效率以及综合加速因子预计模型,将各单元信息进行了综合,得到了板级电子产品的等效加速因子。所预计的加速因子既可为产品的加速试验条件的制定提供参考,也可为小子样产品的可靠性与寿命评估增加信息量。最后,采用该方法对某通讯设备上的印制电路板温度影响下的加速因子进行了预计,得到了合理的结果,证明了该方法是正确的、有效的。     

板级电子产品加速因子预计方法研究

针对长寿命、高可靠电子产品加速因子的确定极为困难以及需要获取大量的可靠性试验数据的难题,在合理假设的基础上,提出了板级电子产品的加速因子预计方法,推导了综合预计模型。该方法基于平均失效率的概念,采用由底层数据向上层结构综合的思想,利用产品各组成单元的加速因子和平均失效率以及综合加速因子预计模型,将各单元信息进行了综合,得到了板级电子产品的等效加速因子。所预计的加速因子既可为产品的加速试验条件的制定提供参考,也可为小子样产品的可靠性与寿命评估增加信息量。最后,采用该方法对某通讯设备上的印制电路板温度影响下的加速因子进行了预计,得到了合理的结果,证明了该方法是正确的、有效的。     

考虑螺栓断裂的固体导弹水平跌落安全性分析

目的 通过数值仿真分析水平跌落条件下的固体导弹安全性。方法 基于LS-DYNA进行全弹水平跌落仿真计算,通过位移和加速度的实验测量值进行模型校核。重点分析螺栓断裂对结果的影响,对比螺栓在不同建模方法、不同断裂数量下的仿真结果。基于经过校核的全弹模型,计算含能材料的应力场。结果 不同建模方法中,螺栓连接法的加速度峰值计算精度最高;不同工况之中,三部段工况下的螺栓断裂数量与实际一致,且加速度峰值计算精度最高。根据精度最高的仿真模型计算出的全弹应力响应,战斗部与发动机装药内部最大Von Mises应力均小于反应阈值。结论 螺栓连接的建模方法和断裂数量对于全弹位移、加速度的计算精度具有显著影响。采用螺栓连接法建模的三部段工况仿真模型最为可靠。基于可靠模型的含能材料应力场计算结果表明,全弹6 m水平跌落不会直接引起战斗部、发动机装药反应。     

弹上电子部件加速因子估计方法研究

目的针对高可靠长寿命的弹上电子部件在实际贮存环境温度起伏变化的情况,研究基于等效温度的加速因子估计方法。方法首先剖析弹上电子部件失效机理,然后基于阿伦尼斯模型,分析加速应力与实际环境温度的对应关系,求解实际环境等效温度,进而估计加速因子,最后通过某型导弹综合控制器中的时序控制电路板,验证该方法的工程适用性。结果该方法能够真实反映环境温度情况,且与传统加权平均温度计算方法相比,加速因子估计和加速试验时间预测更准确,且随着实际环境温度起伏的增大,优势更加明显。结论该方法在实际贮存环境温度起伏变化的情况下,能够有效提高加速因子估计和加速寿命试验时间预测的准确性,为弹上电子部件加速寿命试验方案设计提供可靠依据,对其他高可靠长寿命产品的加速因子估计也具有一定的参考价值。     

火工品温湿度双应力加速寿命试验方法研究

目的 获取火工品温湿度加速系数,建立温湿度双因素加速寿命试验方法。方法 通过设计3种火工品不同温湿度加速条件下的加速寿命试验,定期取样进行性能测试,利用获取的性能数据和选定的温湿度加速模型,计算3种火工品的温湿度加速系数和湿度项反应速率常数,确定温湿度加速模型公式。结果 获取了3种火工品的温湿度加速系数和湿度项模型参数,初步建立了火工品温湿度双因素加速寿命试验方法,并对下一步研究方向进行了展望。结论 建立的火工品温湿度双因素加速寿命试验方法可由高温高湿加速试验时间外推常温常湿贮存时间,适用于自身密封性差或密封失效,且贮存环境湿度大的火工品的寿命预测。     

气囊回收系统的着陆适应性仿真分析

目的提出一种气囊着陆缓冲等效分析方法,将有限元仿真和理论分析相结合,借助理论分析的优点实现对气囊回收系统着陆缓冲冲击性能快速评估的目的。方法首先建立气囊有限元模型,通过有限元分析获得载荷-压缩量曲线,根据曲线拟合出接触载荷与气囊压缩量的关系式。同时,利用高斯函数模拟斜坡,考虑一质量块和气囊以一定初速度竖直向下撞击到该坡面上,只考虑坡度大小和表面粗糙度对气囊冲击载荷的影响。最后,利用中心差分法计算出质量块的位移、速度以及加速度。结果在撞击点的坡度为0°,20.27°和31.24°时,得到理论的水平方向和竖直方向上的最大过载,与仿真输出的结果进行对照,在误差允许的范围内,理论与仿真结果一致。分析比较不同撞击点的坡度下水平和竖直方向最大过载以及气囊离开地面时的角速度。当撞击点坡度为0°时,水平方向最大过载为0,随着撞击点坡度增大,水平方向的最大过载逐渐增大;竖直方向最大过载的值最大,为224.5 m/s2,随着撞击点坡度增大,竖直方向的最大过载逐渐减小。当撞击点坡度为0°时,角速度为0,气囊离开地面时的角速度逐渐增大,其增幅在0°到20°之间较大。结论气囊着陆缓冲等效分析方法计算得到的结果与仿真得到的结果相一致,验证了该理论计算方法的有效性,因此可以利用该方法对缓冲气囊的冲击性能进行快速评估。