中低频冲击响应谱修正方法研究
发布时间：2022-01-15 10:48
水下非接触爆炸试验是检验舰船及舰载设备抗冲击能力最直接有效的方法。使用加速度传感器测量试验过程中设备基座的加速度响应计算得到的冲击响应谱是设备抗冲击能力设计校核工作的重要依据。直接获得的加速度数据往往含有趋势项误差,导致计算的冲击响应谱中低频谱线漂移,漂移后的谱值可能会比真实值大1-2个数量级,对设备考核造成影响。本文针对趋势项误差导致的冲击响应谱中低频谱线漂移问题,提出了两种中低频冲击响应谱修正方法,并开展冲击验证试验,检验该方法的有效性。舰载设备抗冲击试验中的冲击环境通常由加速度信号计算得到的冲击响应谱表征。研究了冲击环境测量技术发展现状,加速度传感器作为传统的振动信号测量手段,在冲击环境下测量数据中往往含有趋势项误差成分,导致冲击响应谱中低频谱线漂移,不能准确描述试验过程中的中低频冲击环境。为解决上述问题,研究人员研制了簧片仪、冲击摆和弹簧振子等中低频冲击环境测量装置,作为加速度传感器的补充测量手段。研究发现直接观测加速度信号中是否含有趋势项存在困难,通过对信号应用傅里叶变换分析和数值积分方法分析处理,发现含趋加速度信号中往往含有高能低频分量,积分得到的速度和位移曲线出现严重零漂...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地震中被损坏木质房屋结构
沈阳工业大学硕士学位论文4陆状态下的冲击响应特性，该研究发现不同着陆姿态对设备的冲击响应谱曲线走势基本没有影响，但是同一设备的不同位置冲击响应曲线走势相差很大。图1.2美国宇航局开展喷气式飞机机身碰撞测试Fig.1.2NASAlaunchesjetaircraftfuselagecrashtest在航天器的冲击响应特性研究方面，苑忠惠[18]将设计谱利用综合波形法中的正弦窗函数合成设计谱加速度时域信号，并对模型的载荷加载点施加该冲击载荷，然后输出加载点加速度响应谱，将其与设计谱进行对比分析，通过调整基波波形和延迟时间，使其处于容差范围内，从而得到合乎容差范围内的响应谱。彭志刚[19]为探究星箭分离过程中爆炸螺栓对于卫星敏感设备的影响，提出了基于统计能量法的冲击响应谱分析方法，并对比分析了单点爆炸与四点爆炸的系统响应差异性，预测了星箭分离时解锁冲击振动情况。图1.3所示为航天器火工高能冲击分离阶段爆炸试验图。王翠荣等[20]对固体火箭发动机地面点火试验的点火冲击信号利用改进递归滤波器法计算冲击响应谱，验证了该方法的准确性与有效性。张华等[21]利用ANSYS对摆锤式冲击试验台进行仿真研究，给出了响应板设计参数、试验台支撑条件和冲击脉冲对响应谱曲线的影响，研究发现摆锤式冲击试验台能够较好地模拟爆炸冲击环境。穆瑞忠等[22]比较了不同冲击谱模拟试验方法的基本原理，振动台模拟具有设备规范、操作成本低、可控性高等优点，但是其量级很低、频率范围较窄，因此难以模拟高量级的复杂冲击环境。碰撞式冲击试验机能够产生高达几千g的冲击载荷，信号最高频率在5000Hz以上，但是难以复现试验工况。TNT爆炸试验能够真实模拟航天产品工作过程中的爆炸冲击环境，但是却难以加强冲击量级裕度。同时实际爆炸试验还会导致有些部段结?
第1章绪论5进一步研究。张刚等[25]为保证加载加速度激励能够得到标准冲击响应谱，开展火药激励控制方法、响应板边界、工装动特性等对响应谱型影响的研究，研究发现使用圆环形火药激励加载方式在40000g，1600Hz条件下的爆炸冲击试验中，实现了拐点频率和容差±6dB的谱型控制要求。图1.3航天器高能火工冲击分离阶段试验Fig.1.3Phaseexperimentofhigh-energyshockseparationofspacecraftpyrotechnics在海军舰艇及舰载设备抗冲击研究方面，方超[26]应用冲击响应谱探究双体船系统冲击环境特性，通过记录舰船不同位置的考核点的加速度响应，得到各部位谱速度响应，研究发现，船体中间位置谱速度最大，沿船长方向向两个递减，舰艇末端谱速度最校章振华等[27]研究一种在船体湿表面敷设超弹性覆盖层，从而减少远场水下爆炸冲击对舰船造成的损伤，而覆盖层为薄壁结构与舰船尺度不匹配，导致难以开展有限元分析计算，为解决这一问题，提出具有较高计算效率的仿真近似方法。应用冲击响应谱比较仿真数据与试验数据，该船体结构与覆盖层间、覆盖层与流体间耦合关系能够准确匹配，仿真计算与试验结果吻合。王珂等[28]利用冲击响应谱对典型舰船水下爆炸冲击环境进行仿真研究，研究结果表明冲击谱的谱值由船底外板到最上层甲板呈衰减的趋势，加速度谱值随爆距的增加呈近似的指数衰减趋势，加速度谱值随炸药量的增加呈近似抛物线增加趋势。杜志鹏等[29]提出一种利用伪速度冲击响应谱与傅里叶变换幅值谱数值等价关系，结合设计冲击响应谱修正冲击响应谱的修正方法，该方法能够使冲击信号绘制的冲击响应谱更为接近标准设计谱，从而反映与设计谱更为接近的冲击环境。姜涛等[30]探究了前联邦德国国防军舰建造规范BV043/85规定的冲击反应谱转换到正负三角波
【参考文献】：
期刊论文
[1]中低频集中质量悬臂式簧片仪基频分析方法研究[J]. 惠安民,闫明,冯麟涵,姜丽杰,刘海超. 振动与冲击. 2020(05)
[2]基于小波去噪振动加速度信号处理及时频域积分方法研究[J]. 成勋,周铁,孙侃,杨帆,谢洪德,王顺帆. 电力与能源. 2019(06)
[3]电磁继电器冲击失效边界研究[J]. 徐子健,南宫自军,李炳蔚,张子骏,余慕春,牛智玲,王佳南. 兵器装备工程学报. 2020(09)
[4]发动机整机鸟撞试验推力销瞬态规律研究[J]. 刘涛,雷晓波,薛文鹏. 航空发动机. 2019(04)
[5]潜艇设备冲击响应谱谱跌特性数值分析[J]. 王晓欣,李笑天,马笑辉,杜国伟. 中国舰船研究. 2019(03)
[6]基于改进EMD消除激光多普勒信号中的趋势项[J]. 范国浩,李玲玲,张艳兵,马铁华. 弹箭与制导学报. 2017(06)
[7]200t级浮动冲击平台水下爆炸试验低频冲击响应数据分析[J]. 张磊,杜志鹏,吴静波,计晨,张春辉,冯麟涵. 中国舰船研究. 2018(03)
[8]基于激光激励的火工冲击响应及其特性研究[J]. 王锡雄,秦朝烨,丁继锋,张志研,褚福磊. 宇航学报. 2018(04)
[9]水下爆炸作用下潜艇冲击环境影响因素研究[J]. 李晓文,范斌,杨勇,郭君. 噪声与振动控制. 2017(06)
[10]火工式爆炸冲击模拟试验响应谱型控制方法研究[J]. 张刚,王晓毅,王飞,史新红,王冀宁,赵卓茂. 强度与环境. 2017(03)
硕士论文
[1]桥梁船撞设计冲击谱及可靠度研究[D]. 高朝彪.山东建筑大学 2018
[2]桥梁墩柱车撞冲击谱研究[D]. 尹壮飞.山东建筑大学 2017
[3]爆炸载荷作用下卫星星体冲击响应分析及缓冲方案研究[D]. 苑忠慧.吉林大学 2016
[4]基于统计能量法的星箭解锁冲击响应谱分析[D]. 彭志刚.哈尔滨工业大学 2015
[5]双体船结构抗爆抗冲击特性研究[D]. 方超.哈尔滨工程大学 2011
[6]飞行器结构力学环境虚拟技术研究[D]. 张华.西北工业大学 2007
[7]陀螺漂移信号的小波去噪及其误差模型的研究[D]. 高宁.天津大学 2004
本文编号：3590483
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地震中被损坏木质房屋结构
沈阳工业大学硕士学位论文4陆状态下的冲击响应特性，该研究发现不同着陆姿态对设备的冲击响应谱曲线走势基本没有影响，但是同一设备的不同位置冲击响应曲线走势相差很大。图1.2美国宇航局开展喷气式飞机机身碰撞测试Fig.1.2NASAlaunchesjetaircraftfuselagecrashtest在航天器的冲击响应特性研究方面，苑忠惠[18]将设计谱利用综合波形法中的正弦窗函数合成设计谱加速度时域信号，并对模型的载荷加载点施加该冲击载荷，然后输出加载点加速度响应谱，将其与设计谱进行对比分析，通过调整基波波形和延迟时间，使其处于容差范围内，从而得到合乎容差范围内的响应谱。彭志刚[19]为探究星箭分离过程中爆炸螺栓对于卫星敏感设备的影响，提出了基于统计能量法的冲击响应谱分析方法，并对比分析了单点爆炸与四点爆炸的系统响应差异性，预测了星箭分离时解锁冲击振动情况。图1.3所示为航天器火工高能冲击分离阶段爆炸试验图。王翠荣等[20]对固体火箭发动机地面点火试验的点火冲击信号利用改进递归滤波器法计算冲击响应谱，验证了该方法的准确性与有效性。张华等[21]利用ANSYS对摆锤式冲击试验台进行仿真研究，给出了响应板设计参数、试验台支撑条件和冲击脉冲对响应谱曲线的影响，研究发现摆锤式冲击试验台能够较好地模拟爆炸冲击环境。穆瑞忠等[22]比较了不同冲击谱模拟试验方法的基本原理，振动台模拟具有设备规范、操作成本低、可控性高等优点，但是其量级很低、频率范围较窄，因此难以模拟高量级的复杂冲击环境。碰撞式冲击试验机能够产生高达几千g的冲击载荷，信号最高频率在5000Hz以上，但是难以复现试验工况。TNT爆炸试验能够真实模拟航天产品工作过程中的爆炸冲击环境，但是却难以加强冲击量级裕度。同时实际爆炸试验还会导致有些部段结?
第1章绪论5进一步研究。张刚等[25]为保证加载加速度激励能够得到标准冲击响应谱，开展火药激励控制方法、响应板边界、工装动特性等对响应谱型影响的研究，研究发现使用圆环形火药激励加载方式在40000g，1600Hz条件下的爆炸冲击试验中，实现了拐点频率和容差±6dB的谱型控制要求。图1.3航天器高能火工冲击分离阶段试验Fig.1.3Phaseexperimentofhigh-energyshockseparationofspacecraftpyrotechnics在海军舰艇及舰载设备抗冲击研究方面，方超[26]应用冲击响应谱探究双体船系统冲击环境特性，通过记录舰船不同位置的考核点的加速度响应，得到各部位谱速度响应，研究发现，船体中间位置谱速度最大，沿船长方向向两个递减，舰艇末端谱速度最校章振华等[27]研究一种在船体湿表面敷设超弹性覆盖层，从而减少远场水下爆炸冲击对舰船造成的损伤，而覆盖层为薄壁结构与舰船尺度不匹配，导致难以开展有限元分析计算，为解决这一问题，提出具有较高计算效率的仿真近似方法。应用冲击响应谱比较仿真数据与试验数据，该船体结构与覆盖层间、覆盖层与流体间耦合关系能够准确匹配，仿真计算与试验结果吻合。王珂等[28]利用冲击响应谱对典型舰船水下爆炸冲击环境进行仿真研究，研究结果表明冲击谱的谱值由船底外板到最上层甲板呈衰减的趋势，加速度谱值随爆距的增加呈近似的指数衰减趋势，加速度谱值随炸药量的增加呈近似抛物线增加趋势。杜志鹏等[29]提出一种利用伪速度冲击响应谱与傅里叶变换幅值谱数值等价关系，结合设计冲击响应谱修正冲击响应谱的修正方法，该方法能够使冲击信号绘制的冲击响应谱更为接近标准设计谱，从而反映与设计谱更为接近的冲击环境。姜涛等[30]探究了前联邦德国国防军舰建造规范BV043/85规定的冲击反应谱转换到正负三角波
【参考文献】：
期刊论文
[1]中低频集中质量悬臂式簧片仪基频分析方法研究[J]. 惠安民,闫明,冯麟涵,姜丽杰,刘海超. 振动与冲击. 2020(05)
[2]基于小波去噪振动加速度信号处理及时频域积分方法研究[J]. 成勋,周铁,孙侃,杨帆,谢洪德,王顺帆. 电力与能源. 2019(06)
[3]电磁继电器冲击失效边界研究[J]. 徐子健,南宫自军,李炳蔚,张子骏,余慕春,牛智玲,王佳南. 兵器装备工程学报. 2020(09)
[4]发动机整机鸟撞试验推力销瞬态规律研究[J]. 刘涛,雷晓波,薛文鹏. 航空发动机. 2019(04)
[5]潜艇设备冲击响应谱谱跌特性数值分析[J]. 王晓欣,李笑天,马笑辉,杜国伟. 中国舰船研究. 2019(03)
[6]基于改进EMD消除激光多普勒信号中的趋势项[J]. 范国浩,李玲玲,张艳兵,马铁华. 弹箭与制导学报. 2017(06)
[7]200t级浮动冲击平台水下爆炸试验低频冲击响应数据分析[J]. 张磊,杜志鹏,吴静波,计晨,张春辉,冯麟涵. 中国舰船研究. 2018(03)
[8]基于激光激励的火工冲击响应及其特性研究[J]. 王锡雄,秦朝烨,丁继锋,张志研,褚福磊. 宇航学报. 2018(04)
[9]水下爆炸作用下潜艇冲击环境影响因素研究[J]. 李晓文,范斌,杨勇,郭君. 噪声与振动控制. 2017(06)
[10]火工式爆炸冲击模拟试验响应谱型控制方法研究[J]. 张刚,王晓毅,王飞,史新红,王冀宁,赵卓茂. 强度与环境. 2017(03)
硕士论文
[1]桥梁船撞设计冲击谱及可靠度研究[D]. 高朝彪.山东建筑大学 2018
[2]桥梁墩柱车撞冲击谱研究[D]. 尹壮飞.山东建筑大学 2017
[3]爆炸载荷作用下卫星星体冲击响应分析及缓冲方案研究[D]. 苑忠慧.吉林大学 2016
[4]基于统计能量法的星箭解锁冲击响应谱分析[D]. 彭志刚.哈尔滨工业大学 2015
[5]双体船结构抗爆抗冲击特性研究[D]. 方超.哈尔滨工程大学 2011
[6]飞行器结构力学环境虚拟技术研究[D]. 张华.西北工业大学 2007
[7]陀螺漂移信号的小波去噪及其误差模型的研究[D]. 高宁.天津大学 2004
本文编号：3590483
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