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。     

典型结构振动-加速度综合环境试验研究

目的研究多种典型结构在振动-加速度综合环境下的响应规律,证明开展振动-加速度综合环境试验的必要性。方法采用试验研究的方法,对比单一振动环境和振动-加速度综合环境下典型结构响应特征的差异。结果试验结果表明,振动-加速度综合环境下结构表现出的响应特征可能会与单一振动环境下的完全不同。结论振动-加速度综合环境更加接近产品的真实使用环境,综合环境试验能够发现单一环境无法暴露的问题,在产品研制中的作用无可替代。     

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。     

多轴载荷下结构细节疲劳强度额定值确定方法

目的提出一种在多轴载荷下确定结构细节疲劳强度额定值的方法。方法基于单轴双点法细节疲劳强度额定值(DFR)确定方法,在多轴载荷下,首先利用高周多轴疲劳损伤模型求出其等效应力幅(等效拉伸应力幅或等效剪应力幅),结合Goodman方程,把等效应力幅转换为应力比R=0.06时的最大正应力,最终确定多轴条件下的细节疲劳强度额定值。通过7075-T651铝合金薄壁管进行单轴疲劳试验,确定单轴细节疲劳强度额定值,并进行多轴疲劳试验,包括比例加载和非比例加载。结果采用该方法预测多轴载荷下的DFR值,对比单轴试验的DFR值,相对误差的绝对值在10%左右。结论该方法确定多轴条件下的结构细节疲劳强度额定值具有较好的效果。     

内爆炸载荷作用下爆炸容器振动响应试验研究

为研究具有密闭结构的装备、建筑物或地下工事在内爆炸载荷作用下的冲击振动响应,通过某一尺寸爆炸容器的冲击振动环境试验构建内爆炸振源模型和密闭结构响应模型,比较测量了几个典型位置在不同强度载荷下的振动情况并进行频谱分析,提出了基于振动主频的判断结构损伤和防止共振响应的方法,并对试验数据进行数值拟合,弄清振动参数在结构上的衰...     

基于临界面的多轴振动疲劳寿命预测

目的提出一种新的基于临界面正应力的高周多轴疲劳寿命预测方法。方法通过对主应力进行投影,得到各时刻下临界平面内的应力大小,利用雨流法计算不同临界面下的疲劳损伤,并通过权函数,得到主应力的角度期望值,进而预测结构的疲劳寿命。结果通过试验件进行仿真模拟,对底端作用两个方向PSD频率范围为8～200 Hz,大小为0.006、0.003、0.008 g~2/Hz的强制加速度激励得到多轴应力响应,以此计算4种工况下的随机加速度振动疲劳试验预测寿命,对比试验寿命误差基本处于2倍界以内。结论新的基于临界面正应力的疲劳寿命预测方法能有效预测多轴振动疲劳寿命。     

两点激励中相关系数的影响

目的用谱函数分析的方式,推导结构在两点激励下的随机振动响应的计算公式。方法通过互谱与相关系数的关系,讨论结构在两点激励下的响应特点。结果对于线性结构,不同相关系数的两点激励下结构激发的模态效果不同,随着相关系数的增大,结构的响应在相邻的谐振峰上,出现增大、减小交替出现的现象。结论相关系数对结构响应影响的特点,应该引起工程结构设计人员的重视。     

热声复合环境下薄壁锥壳结构响应计算与疲劳寿命预估

目的研究热声复合环境下薄壁锥壳结构的动力学响应与疲劳寿命。方法采用耦合的有限元/边界元法,完成不同热声载荷下的振动应力计算。基于改进的雨流计数法,对不同热声载荷下危险点位置及典型位置的疲劳寿命进行预估。结果屈曲前随温度的增加,薄壁锥壳结构的基频降低,屈曲后在一定温度范围内时,基频增加。薄壁锥壳结构的应力集中主要出现在孔边位置,基频在热声激励响应中起主导作用。低阶固有频率处存在较大峰值,高阶频带范围内的峰值较小,模态密度较高。结论在800～1000℃的温度载荷与强声载荷下,薄壁锥壳结构的疲劳寿命只能维持几个小时,所以在抗声疲劳结构设计中要考虑响应谱的频率结构,及注重结构孔边位置的结构设计。     

机载战术导弹挂飞环境地面振动试验方案研究

研究总结了某型机载战术导弹服役过程中所经受的振动激励主要来源,同时研究分析不同激励方式对战术导弹吊耳载荷响应效果的影响,确定该型机载战术导弹振动载荷加载方案。采用理论计算与有限元建模计算分析的方法,分析比较不同激励方式对导弹吊耳载荷响应效果的影响。总结确定了该型机载战术导弹振动载荷的主要来源,通过理论算例和有限元建模计算的方法分别计算了不同激励方式下导弹吊耳的载荷响应,并最终确定了振动载荷加载激励方式。     

硅橡胶自然环境加速试验方法与自然环境试验方法等效性研究

目的研究自然环境加速试验方法与自然环境试验方法的等效性。方法针对6141硅橡胶,在高原、沙漠、湿热三个自然环境条件下,采用玻璃框、黑箱、强制通风玻璃框、单轴跟踪太阳4种已有自然环境加速试验装置,开展4种自然环境加速试验方法与户外暴露自然环境试验方法的对比试验,运用图形与秩和检验法分析不同自然环境加速试验方法与自然环境试验方法的等效性。结果在高原、沙漠、湿热三个典型环境条件下,采用6141硅橡胶对比开展的玻璃框、黑箱、强制通风玻璃框、单轴跟踪太阳4种自然环境加速试验与三个典型环境条件下的户外暴露试验中,其拉伸强度服从同一性能变化规律。结论在高原、沙漠、湿热三个典型环境条件下,开展的6141硅橡胶玻璃框、黑箱、强制通风玻璃框、单轴跟踪太阳4种自然环境加速试验与三个典型环境条件下的户外暴露试验具有等效性。     

有限元分析在三轴六自由度振动系统设计中的应用

简要说明了三轴六自由度振动试验系统建设的现状、意义和主要内容,介绍了虚拟振动试验技术的发展和作用,并通过应用案例阐述了虚拟振动试验技术在三轴六自由度振动试验系统建设上的应用,结果表明虚拟振动试验技术对六自由度振动试验系统的设计优化具有重要的支持作用.     

直升机主减反共振隔振系统中附加阻尼器的影响分析

目的分析阻尼参数对共振峰抑制与反共振隔振有效频率范围的影响。方法在主减共振梁上安装阻尼器,改变阻尼大小进行仿真分析。结果随着阻尼系数的增大,共振峰值逐渐降低,反共振点频率基本不变,隔振效率有所下降,有效隔振效率范围有所拓宽。建议把阻尼大小设为0.01最为有效。结论通过安装阻尼器并改变阻尼大小可以有效地调节减震效率及反共振隔振有效频率范围。     

航空发动机叶片高应力振动疲劳试验技术研究

在电动振动台上对航空发动机叶片进行了高应力振动疲劳试验,详细研究了试验机理,提出了辅助点监测叶片最大振动应力、共振峰后定频率激励等试验方法,并成功利用振动台开环控制技术有效稳定了叶片的振动应力水平,从而获得可靠的疲劳数据。另外,从试验角度出发,对振动台激励与叶片振动应力响应之间的关系进行了研究。     

典型机载设备加速振动试验应用方法研究

目的为了提高加速振动试验方法在高新军用装备中工程化应用的准确性和可操作性。方法由于在合理的加速等级下,较大的振动能量可能导致试件局部振动疲劳累积损伤机理发生改变,因此在传统加速振动试验中充分评估结构试件的频率响应特性,得出一种修正的加速振动试验方法。首先结合计算机辅助分析手段对试件进行模态分析及频率响应分析,识别试件的薄弱部位。其次利用结构动力学特性测试手段,对薄弱部位的实测动态特性进行分析,并对超出加速响应限的加速度幅值进行修正。结果以典型的机载设备结构作为研究对象,将试件薄弱部位的频率响应幅值控制在合理的放大系数范围内,保证加速破坏机理的一致性,修改后加速振动试验结果与长周期正常等级振动试验结果特征一致。结论该方法符合国军标中振动试验方法的有关规定,可在装备研制过程中对设备结构部件的加速振动试验加以工程化应用。     

基于平均法的金属橡胶隔振器非线性振动特性研究

目的研究金属橡胶隔振系统的非线性振动特性和机理。方法建立该金属橡胶隔振系统的非线性动力学模型,利用平均法推导出系统的自由振动运动方程和在简谐激励下的受迫振动幅频响应方程,通过数值计算分析影响隔振系统位移传递率的因素。随后设计一种结构紧凑的金属橡胶隔振器,通过静压试验得到加载卸载迟滞回线,利用拟合方法建立金属橡胶的指数型刚度模型。该模型在相同拟合效果下参数较少,将指数型非线性刚度模型代入到振动方程中进行求解,得到理论幅频响应曲线。同时,进行金属橡胶隔振系统的正弦扫频试验,得到不同振动幅值下的实测传递率幅频响应,与理论计算结果进行对比。结果拟合参数与系统的振动特性相关,拟合参数k_(1)越大,系统共振频率越低,拟合参数k_(2)越大,系统共振频率越高。理论计算与试验结果共振频率的误差最大为2.1%,放大倍数最大误差为17.1%。该理论方法可以较为准确地计算出隔振系统的共振频率、共振放大倍数以及非线性振动的跳跃现象。结论该方法可以较为准确地通过金属橡胶隔振器的静压试验数据预估出金属橡胶隔振系统的非线性振动特性,对于金属橡胶隔振设计具有一定的应用价值。     

某电子设备随机振动故障分析

目的 探究某批次电子设备随机振动环境筛选试验中故障发生原因.方法 首先对电子设备环境试验初步分析,确定设备螺钉点布置合理,结构本身无明显缺陷,但试验夹具可能导致振动载荷放大.通过Abaqus有限元软件仿真分析电子设备失效情况,同时开展试验确定振动夹具的固有频率,并绘制电子设备实际所受随机振动功率谱密度曲线,以该功率谱密度曲线为输入,开展有限元仿真,验证失效模式,并在此基础上完成故障复现试验,制定相应的改进措施.结果 有限元仿真得到电子设备3Sigma应力为22 MPa,在结构强度容许范围内.通过试验确定振动夹具固有频率与电子设备前两阶模态频率重频,发生共振,导致激励被放大,电子设备存在过考核,从而发生破坏.以设备实际所受功率谱密度曲线为输入条件,仿真得到3Sigma应力为52 MPa,超过焊接强度极限,导致焊点失效破坏.为进一步验证失效原因,使用原振动夹具完成故障复现试验,并改进试验夹具开展对比试验.结论 随机振动试验夹具的设计,应避免夹具固有频率与电子设备重频,从而导致设备破坏,合理选择设计夹具能有效避免电子设备遭受过考核.     

振动离心复合环境下结构响应试验研究

目的研究振动离心试验系统复合功能下的振动台体、吊篮连接装置、离心机机臂端头及机臂中部的结构振动响应特性及传递规律。方法根据复合振动激振系统在不同工况下,测量离心机机臂、连接装置等部位的加速度响应,以振动台体为基准,计算被测部位相对于台体的振动加速度传递比。结果在振动离心复合功能运行时,振动响应沿台体、吊篮连接装置、机臂端头到机臂中部逐级衰减,机臂中部处振动响应最小,响应传递比呈衰减规律;振动复合试验中机臂沿径向传递比为2.3%、沿切向传递比为2.6%;在正弦拍波试验中,机臂沿垂向传递比为2.3%,沿切向传递比为3.1%,传递比随拍波频率增大而变化;地震波试验中机臂沿垂向传递比为9.4%,切向传递比为2.9%。结论通过试验分析得到振动离心复合下离心机结构连接装置、机臂等位置的振动响应和传递规律,结果可为大型复杂离心机结构设计及模型修改等提供数据支持。