典型卫星产品单轴和多轴随机振动试验振动效应对比研究

卫星产品振动试验是一种地面试验,用来考核产品经受实际振动环境的能力。多轴振动试验因其能更真实地模拟振动环境,是动力学环境试验技术的发展趋势之一。传统的单轴振动试验与多轴振动试验在振动效应的差异未有明确结论,这给卫星产品多轴振动试验技术的推广和应用带来了阻力。本文通过选取典型卫星产品用试验的方法从振动响应的角度对单/多轴随机振动的振动效应和不同条件下的多轴随机振动的振动效应进行了比较研究,并对典型卫星产品单/多轴随机振动的振动效应和不同条件下多轴随机振动的振动效应存在的差异进行了总结并得出了相应结论。

     

结构的宽带随机振动

结构的宽带随机振动理论是随机振动理论中一个引起兴趣的领域.这种随机振动模态数量很大,从而呈现简单的渐近趋向.本文综述该领域的一些概念和方法.讨论的重点是,具有小阻尼的均匀对称结构,在孤立点上受平稳宽带随机力激励时,其均方响应空间分布的渐近型式.      

结构随机振动响应的工程简化分析

鉴于结构随机振动响应有限元分析的复杂性 ,本文提出了一种工程简化分析方法 ,以便于工程人员应用。它可以直接利用结构模型试验数据 ,从而保证分析结果具有足够的精度。     

大规模多点基础激励随机振动并行计算研究

解决大规模装备响应预测问题的有效途径是发展高性能结构动力分析软件.本文针对多点基础激励随机振动问题,推导并优化了相关求解公式.依靠JAUMIN框架和PANDA平台开展算法设计,研发出了多点基础激励随机振动并行求解模块.应用实例验证了算法和研发模块的精确性,在天河机群上测试了该模块的并行可扩展性.研究结果表明,研发模块具...     

岩石多轴与常规三轴强度的关系

在各向异性应力状态下,岩石强度的中间主应力效应已被很多的试验所证实.基于真三轴试验结果和多轴强度准则,研究了同一中间主应力系数下岩石的多轴强度与常规三轴强度之间的关系.结果表明,在相同的中间主应力系数下,岩石的多轴与常规三轴的强度曲线具有相同的形式.对于常规三轴强度特征符合Mohr-Coulomb准则的岩石,中间主应力对岩石强度中的粘结效应影响明显,随着中间主应力系数的增大,粘结效应先增大而后降低;而其对岩石内摩擦效应的影响甚微,可以忽略.不同岩石多轴强度中间主应力效应的强弱主要取决于该种岩石的内摩擦角,内摩擦角越大,其中间主应力效应越强烈.研究还表明,在已知中间主应力效应函数的前提下,可采用岩石常规三轴的强度参数直接作为其多轴强度准则的参数,这对于解决众多工程因缺乏真三轴试验数据而无法应用多轴强度准则的问题具有重要的意义.     

随机振动结构Von Mises应力过程峰值概率密度函数的研究

随机振动载荷作用下结构的多轴疲劳分析非常复杂,利用Von Mises应力准则将多轴应力转换为单轴应力是一条简单而有效的途径。在频域利用Von Mises应力对结构进行多轴疲劳分析的前提是必须获得Von Mises应力过程中应力循环的概率密度函数。本文利用平稳随机过程的穿越分析和极值的概率分析,给出了计算Von Mises应力过程峰值概率密度函数的公式,为进一步进行疲劳损伤及寿命分析打下了基础。     

多自由度柔性结构非线性随机振动响应分析方法

随机等效线性化方法是多自由度结构非线性随机振动分析的有效方法,然而柔性结构隐式的系统方程限制了该方法的应用.本文首先提出了把多自由度柔性结构隐式系统方程显式化的等效非线性系统建立方法,该方法结合模态分析,将系统几何非线性作用等效为模态坐标的高次多项式组合,把多自由度物理系统转化为容易求解的模态系统;在此基础上运用随机等效线性化技术建立柔性结构非线性随机振动响应分析方法.该方法通过引入虚拟激励原理,大幅提高了计算效率,使对多自由柔性结构的非线性随机振动响应分析成为可能.通过算例分析,本文分析结果和精确解与数值模拟解的比较结果表明,本文方法具有较好的计算精度和较高的计算效率,能够应用于实际柔性工程结构的随机振动响应分析.     

航天器噪声试验中结构振动响应预示方法研究

航天器在随运载火箭发射过程中要承受严酷的噪声环境,需通过噪声试验来检验航天器承受噪声环境并能正常工作的能力.航天器噪声试验中结构振动的响应特性是结构强度设计应该考虑的因素之一,更是制定器上组件随机振动试验条件的重要依据,因此有必要在航天器研制初期对噪声载荷作用下的结构振动进行响应预示.文章应用商用有限元分析软件MSC.Patran和MSC.Nastran建立了某型号航天器结构舱板的有限元模型,将噪声载荷声压谱转换为脉动压力功率谱密度,进而采用模态法分析结构在噪声载荷作用下的随机振动响应,并将仿真预示结果与试验结果进行对比研究,在仿真分析中考虑阻尼参数模型和流场附加质量效应等因素的影响;通过研究表明:采用阻尼比随频率提高而减小的经验阻尼参数模型可以较好地反映中高频响应特性、得到较为准确的总均方根响应分析结果,进一步采用虚拟质量法考虑流场附加质量效应可以得到较为准确的功率谱密度响应分析结果.文章提出的仿真分析方法建模简便、计算成本低,适用于在航天器研制初期对航天器噪声试验中的结构振动进行响应预示.      

随机振动载荷作用下结构Von Mises应力过程的研究

随机振动载荷作用下结构的多轴疲劳分析非常复杂，利用Von Mises应力准则将多轴应力响应转换为单轴应力是一条简单而有效的途径，其关键问题是Von Mises应力概率密度函数的确定。本文提出了Von Mises应力过程近似服从Weibull分布的假设，同时给出了确定Weibull参数的方法，为进一步直接利用Von Mises应力进行结构多轴疲劳分析创造了条件。     

多自由度内共振系统非线性模态的分岔特性

利用多尺度法构造了一个立方非线性1:3内共振系统的内共振非线性模态(NonlinearNormal Modes associated with internal resonance)．研究表明,内共振非线性系统除存在单模态运动外还存在耦合模态运动．耦合内共振模态具有分岔特性．利用奇异性理论对模态分岔方程进行分析发现此类系统的模态存在叉形点分岔和滞后点分岔这两种典型的分岔模式．     

Random Vibration of Strongly Nonlinear Systems

Procedures developed recently to extend the quasi-conservativeaveraging method to the case of non-white broad-band excitations arefurther extended and presented in a unified framework. The excitationscan be stationary or nonstationary with known evolutionary spectra, andthey can be additive, or multiplicative, or both. Relative merits ofthese procedures are compared, and their accuracies are substantiated byMonte Carlo simulations.     

自动武器非平稳随机振动响应及其射击密集度研究

本文就自动武器在射击过程中非平稳随机振动进行了研究，求解了自动武器在射击过程中的非平稳随机响应。同时，利用自动武器在射击过程中的非平稳响应对射击密集度进行了研究。     

飞机结构件振动环境试验技术初探

阐述了试验载荷谱、激励方式、夹具设计技术、振动控制等四个关键技术.介绍了飞机结构件振动环境与其它载荷及环境的综合试验,同时对振动环境试验的发展趋势作一探讨.     

一种用于振动疲劳试验研究的典型翼面模拟件

为开展飞机典型翼面结构振动疲劳问题及相关试验技术的研究,参考某型飞机垂尾翼面设计了其模拟件。在有限元分析软件Abaqus中建立其有限元模型,进行该模拟件的动力学分析和优化,使其模拟某飞机垂尾的前三阶模态。结合模态振型分析,给出一种确定单点振动载荷最优加载点的方法。窄带随机试验结果表明,模拟件达到了设计要求,可以用于某飞机垂尾翼面振动疲劳问题及相关试验技术的研究。     

埋地管道随机振动的摄动分析

埋地管道的材料特性和沿线的土壤性质存在差异，对这种差异性采用随机参数描述有一定的合理性，因此在管道的随机振动分析中考虑结构参数的随机性是必要的，对于管道的抗震设计具有现实意义。对于在空间相关的地震地面随机激励下的埋地管道，将结构参数看作是随机变量，采用摄动分析法，推导了随机响应的相关函数和功率谱密度函数的解析表达式，大大方便了工程应用。针对某输油管道，给出了计算结果。     

Random Vibration of SMA Systems via Preisach Formalism

Interest in shape memory alloys (SMA) applications has increased dramatically in recent years. The primary problem in studying systems endowed with SMA devices involves quantifying their mechanical behavior. A most promising tool for this task is the Preisach model, which, due to its abstract nature, is extremely versatile for capturing various hysteretic phenomena present in SMA. In this paper a procedure to calibrate the Preisach model to fit available experimental data is employed first. Then the random responses of SMA systems are investigated by focusing on the numerical implementation of the Preisach model. A version of the stochastic averaging technique is used for this purpose. The probability density function of the amplitude and the power spectral density of the response are determined. Also, the probability density function of the response process is estimated. The analytical results are found in good agreement with those derived by a pertinent Monte Carlo study. Obviously, the methodology described herein can be applied for the study of other hysteretic systems, such as mechanical joints, provided that adequate calibration of the Preisach model has been performed a priori.     

加固打印机随机振动响应分析

应用随机振动理论和有限元方法对加固打印机进行了随机振动响应分析，推导了系统在基础加速度激励下位移、应力响应的功率谱和均方值计算公式，确定了作用于系统的激励谱和模态截取准则，编制了相应的计算软件并进行了响应计算。文中的计算结果为打印机的抗振加固提供了理论依据。     

随机桁架结构的非平稳随机动力响应分析

本文研究了随机桁架结构在非平稳随机激励下的动力响应问题。在利用随机因子法分析随机结构动力特性的基础上，给出了一种分析随机结构非平稳随机响应的新方法。从结构非平稳随机响应的表达式出发，同时考虑桁架结构的物理参数、几何尺寸的随机性，利用求解随机变量函数矩的方法和求解随机变量数字特征的代数综合法，导出了随机桁架结构在非平稳随机激励下位移响应均方值和应力响应均方值的均值、方差和变异系数的计算表达式。通过算例，分析了结构物理参数和几何尺寸的随机性对结构位移响应均方值和应力响应均方值随机变量随机性的影响。本文方法具有对随机结构进行一次动力分析便可求得动力响应的数字特征，且可以考察结构任一参数的随机性对结构非平稳随机响应分析结果的影响之优点。     

Bounds on the Probability of Failure in Random Vibration

A new method to construct upper and lower bounds for the failure probability of a structure exposed to random excitations is presented. The method is based on an extension of the classical inclusion-exclusion series of Rice where the main idea is to take into consideration only realizations which are in the safe area at a number of previous instants of time. By a numerical example it is demonstrated that this method may lead to rather sharp bounds.