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基于振动环境试验数据的结构模态参数识别

专 业: 工程力学
关键词: 模态分析 振动环境试验 参数识别 航天器
分类号: O321  V416.2
形 态: 共 52 页 约 34,060 个字 约 1.629 M内容
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内容摘要


卫星和飞船整体及舱段结构的力学试验分为动力特性分析试验和力学环境模拟试验两类。

实验模态分析及参数辨识是卫星结构动力特性研究、响应分析、模型修正等方面的主要手段;卫星结构动力学环境模拟的考核试验大致分为下述四种:

振动试验、冲击试验、噪声试验和静力试验,分别模拟发射的主动段时星箭耦合界面的随机振动环境、火工品爆炸冲击、整流罩气动噪声激励以及稳态飞行时的加速度环境。

其中,随机振动、爆炸冲击和低频噪声激励等动力学环境的模拟试验一般由振动台试验来完成。

上述振动台试验和模态分析两类试验从力学原理、分析手段、测试仪器、数据处理等都有着一致的实验过程和相似的技术要求。

然而,由于实验目的的不同和一些具体技术的阻隔,这两类试验一直是各自独立、平行发展的技术环节,没有得到应有的融合和集成。

90年代以来,国际上关于力限控制的振动台试验技术已臻于成熟,不但为降低试验过程中的过载荷、更加真实地模拟主动段动力学环境奠定了基础,而且为利用振动台试验数据进行结构模态分析与参数辨识提供了理论背景和可行性保障。

本文深入研究了振动台力控振动理论和技术,并在此基础上,提出了航天器卫星和飞船振动环境试验数据进行结构模态参数识别的理论公式和试验方法。

首先,本文建立了由振动台和被测结构组成的力学模型,突破了以往利用基础激励进行分析的研究模式,得到了被测结构的各测点响应和振动台台面响应之间存在的只与被测结构动力学特性相关的传递关系。

将响应之间的传递关系作为系统频率响应函数的加权表达式,从而使得振动环境试验数据能够进行模态分析,完成了固有频率、振型和模态阻尼比等模态参数的辨识。

其次,与以往的相关研究相比,本文首次将力控数据应用到模态参数识别。

当得到被测结构与振动台台面之间界面力的测量值时,响应之间的传递关系则可以作为系统频响函数的等效表达式,进而辨识出完备的模态参数。

对于以上结论,本文提供了仿真算例和相关试验,验证了理论的准确性和技术的可行性。

此外,由于本文主要利用了力控试验数据进行处理,因此对力控技术以及该技术要解决的过试验现象也进行了理论分析和试验验证。

最后,对于在振动环境试验中,经常会出现的一些模糊概念进行了探讨和更正。

利用振动环境试验数据进行模态分析不但将两种试验方法“一体化,还能改善模态试验的一些局限如提高输入能量均匀性、可进行非线性跟踪等,并且能实现被测结构运行状态的模态分析..……

全文目录


摘要
英文摘要
第一章 :绪论
第二章 :力控振动试验与“过试验”现象分析
第三章 :基于加速度传递率数据的结构模态分析
第四章 :基于力控试验数据的模态参数识别
第五章 :振动台环境试验中应注意的问题
第六章 :结论与展望
参考文献

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中图分类: > O321 > 数理科学和化学 > 力学 > 振动理论 > 线性振动
其他分类: > V416.2 > 航空、航天 > 航天(宇宙航行) > 基础理论及试验 > 航天器地面试验

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