基于统计能量法的结构冲击响应软件实现与试验验证

发布时间：2021-03-07 02:02

　　航天器环境条件研究是航天器设计阶段必须面对的问题,包括冲击问题、机械振动、声振耦合、加速度和微重力等复杂环境条件。航天器力学环境的预示的优劣直接反应航天器的整体设计水平。随着我国航天事业的快速发展,对航天器设计的标准也越来越高,冲击问题,尤其是瞬态高频冲击一直制约着我国航天器技术的发展。目前对航天器力学环境的预示方法主要有有限元法、边界元法、功率流法、模态分析法和统计能量法等。其中,统计能量法更适用于解决高频问题,但它是基于稳态的,对于瞬态冲击问题,需结合信号处理方法将统计能量分析法扩展,使其可求解瞬态问题。本文首先研究了统计能量法和冲击响应问题的发展及现状,分析了现在存在的一些问题。然后介绍了冲击响应预示的相关理论,整理了统计能量法的相关知识。然后针对板结构系统,基于统计能量法和信号处理的相关方法推导冲击响应的预示方法;应用Matlab编程语言将该预示方法软件实现,形成界面化的、可用于人机交互的求解软件;并以两板系统和五板系统为例介绍软件的求解过程及求解结果。最后设计完成两蜂窝结构板系统的耦合损耗因子测量试验和结构冲击试验。通过传统的耦合损耗因子测量方法进行试验,处理试验结果,求得真... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

星箭分离

.1. 课题研究的背景和意义第一颗人造地球卫星“人造地球卫星 1 号”于 1957 年 10 月 4 日由苏联发空，近年来，航天事业进入高速发展阶段，航天器面临的环境条件[1-3]要求也越复杂。航天器从发射到升空再到进入预定轨道，要经历一系列复杂的力学环境。分离便是其中极其重要的环节，直接关系到火箭发射任务的成败，对这一冲境的研究具有极其重要的意义。星箭分离（如图 1-1）主要有两种形式：火工（爆炸装置如图 1-2）和非火工分离，目前，我国大部分采用火工品爆炸分离，火工品装置爆炸会在临近结构上产生剧烈的瞬态冲击加速度响应[4-7]。火工炸时会产生高频的冲击载荷，并会放出很高的能量，爆炸瞬间产生一高频、值的瞬态响应，作用时间仅为几毫秒，频率可达2 610 ~10 Hz。这一冲击环境造成敏感电子仪器设备损伤甚至破坏，影响整个航天器的正常工作。NASA统析了 1963-1985 年间的航天器故障，其中有 63 次是由于火攻冲击工环境引起故障总数的 71%[8-9]。

研究子系统之间的功率流，用能含有高频、高模态密度的复杂动力学问题，设便是稳态，所以把统计能量分析方法应用重要的研究领域，这便是本课题的意义所在。现状分析初发展起来了“统计能量分析”（Statistical 是解决高频、高模态问题的重要工具。“统计成小的子系统，强调用各动力学参数的统计统计意义上的随机变量，进而构成统计意义来描述系统所处的动力学状态，引入系统间系统的相互作用。根据统计能量结果将其换。“分析”的含义是强调统计能量法是一种、内损耗因子和耦合损耗因子等结构参数来示意图如图 1-3。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于能量有限元法和虚拟模态综合法的高频冲击响应分析方法[J]. 陈兆林,杨智春,王用岩,张新平.  航空学报. 2018(08)
[2]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)
[3]瞬态统计能量分析法中动态响应误差分析[J]. 宋海洋,于开平,李向阳,韩敬永.  舰船科学技术. 2016(07)
[4]航天器火工冲击技术研究进展[J]. 丁继锋,赵欣,韩增尧.  宇航学报. 2014(12)
[5]基于FE-SEA混合法的飞行器结构声振响应分析与试验验证[J]. 张国军,闫云聚,李鹏博.  空间科学学报. 2014(03)
[6]航天器中频力学环境预示研究进展[J]. 朱卫红,马兴瑞,韩增尧.  航天器工程. 2014(01)
[7]航天器全频域力学环境预示技术研究进展[J]. 邹元杰,韩增尧,张瑾.  力学进展. 2012(04)
[8]统计能量法在船舶舱室噪声预报中的应用[J]. 邵亮.  舰船科学技术. 2012(05)
[9]航天器力学环境分析与条件设计研究进展[J]. 马兴瑞,韩增尧,邹元杰,丁继锋.  宇航学报. 2012(01)
[10]统计能量分析法在爆炸分离冲击响应预示中的应用[J]. 王军评,毛勇建,黄含军,董龙雷.  航天器环境工程. 2011(05)

硕士论文
[1]基于统计能量法的结构瞬态响应分析理论与仿真[D]. 李丰收.哈尔滨工业大学 2018
[2]复合板的统计能量建模分析及验证[D]. 杨雨超.哈尔滨工业大学 2013



本文编号：3068205