【摘要】：沖擊載荷由于其具有瞬態(tài)性和復(fù)雜性等特點(diǎn),對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性有著非常重要的影響,因此在研究時(shí)不可避免地要研究其寬頻帶內(nèi)的動力學(xué)特性。隨著近些年航天技術(shù)的飛速發(fā)展,其產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性也越來越受到人們的重視,尤其對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)來說,其寬頻帶內(nèi)的動力學(xué)響應(yīng)特性受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。上世紀(jì)60年代發(fā)展起來的統(tǒng)計(jì)能量分析方法,可以克服傳統(tǒng)模態(tài)分析方法所遇到的困難,但對于沖擊載荷來說,由于其具有瞬態(tài)特性,單純應(yīng)用統(tǒng)計(jì)能量分析方法很難對其進(jìn)行準(zhǔn)確地研究。因此,本文基于瞬態(tài)統(tǒng)計(jì)能量分析方法的基本理論,通過對深潛器的典型構(gòu)件進(jìn)行試驗(yàn),對沖擊載荷的識別開展了理論研究和試驗(yàn)分析,其研究內(nèi)容主要由以下幾點(diǎn)構(gòu)成:首先,對統(tǒng)計(jì)能量和瞬態(tài)統(tǒng)計(jì)能量的理論以及沖擊載荷識別理論進(jìn)行分析,并且通過二子耦合系統(tǒng),推導(dǎo)了瞬態(tài)統(tǒng)計(jì)能量的平衡方程并將其拓展,通過matlab進(jìn)行程序編寫,整理出求解結(jié)構(gòu)內(nèi)損耗因子以及耦合損耗因子的計(jì)算公式,并且推導(dǎo)了三子耦合系統(tǒng)的耦合損耗因子計(jì)算公式。確定內(nèi)損耗因子、耦合損耗因子和沖擊載荷識別的試驗(yàn)?zāi)Ｐ?對測點(diǎn)和激勵(lì)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的方案設(shè)計(jì)。其次,對深潛器的典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)損耗因子和耦合損耗因子的試驗(yàn)測試,在進(jìn)行內(nèi)損耗因子試驗(yàn)時(shí),采用三種力錘進(jìn)行激勵(lì);在進(jìn)行耦合損耗因子試驗(yàn)時(shí),根據(jù)構(gòu)件的特點(diǎn),將構(gòu)件分為二子耦合系統(tǒng)和三子耦合系統(tǒng)分別進(jìn)行試驗(yàn)。并基于Hilbert變換的瞬態(tài)衰減法對內(nèi)損耗因子值進(jìn)行詳細(xì)地處理和分析,同時(shí)基于瞬態(tài)統(tǒng)計(jì)能量和波動法原理對耦合損耗因子值進(jìn)行詳細(xì)地處理和分析。在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí),給出了數(shù)據(jù)處理的詳細(xì)步驟,并且進(jìn)行了多種工況的對比分析,最后給出了深潛器典型結(jié)構(gòu)在分析頻帶100Hz～1000Hz內(nèi)的內(nèi)損耗因子值和耦合損耗因子值。最后,基于瞬態(tài)統(tǒng)計(jì)能量分析的基本原理,結(jié)合試驗(yàn)測得的損耗因子值,對圓柱殼-橫艙壁二子耦合系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)行沖擊載荷識別的試驗(yàn)研究。經(jīng)過對比分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)和識別數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn),識別數(shù)據(jù)大致可以替代實(shí)測數(shù)據(jù),體現(xiàn)了該方法的可行性。同時(shí)對非耐壓殼-內(nèi)加筋二子耦合系統(tǒng)進(jìn)行了沖擊載荷的位置識別,通過對識別結(jié)果的對比,以及對參與試驗(yàn)構(gòu)件的特點(diǎn)進(jìn)行分析,總結(jié)規(guī)律,確定該方法為殼、板等高模態(tài)密度結(jié)構(gòu)提供了一種可靠的沖擊載荷的識別方法。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U661.44
【圖文】：

圖１．４邋ＶＡ邋Ｏｎｅ統(tǒng)計(jì)能量模型逡逑要工作簡介逡逑要基于瞬態(tài)能量統(tǒng)計(jì)法和波動法相結(jié)合的方法，對深潛器的耦合損耗因子的測試，并以測得的損耗因子值為基礎(chǔ)，提出理論的載荷識別法。體現(xiàn)出了統(tǒng)計(jì)能量法在分析瞬態(tài)沖擊問。本文的主要工作內(nèi)容如下：逡逑定試驗(yàn)方案。本文對深潛器的典型構(gòu)件進(jìn)行分析后，對深確定激勵(lì)點(diǎn)和試驗(yàn)測點(diǎn)，確定試驗(yàn)方法以及數(shù)據(jù)處理方法處理公式。逡逑驗(yàn)測試內(nèi)損耗因子。本文基于Ｈｉｌｂｅｒｔ變換的瞬態(tài)衰減法，耗因子的測試試驗(yàn)。將子系統(tǒng)依據(jù)尺寸、模態(tài)密度等因寸構(gòu)件分別展開試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算和分析。詳細(xì)敘述了試驗(yàn)原，給出了深潛器典型構(gòu)件的內(nèi)損耗因子值。逡逑

利用ＳＥＡ能量平衡方程計(jì)算得到的雙耦合能量元件的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和雙耦合單自由度逡逑系統(tǒng)的精確解響應(yīng)一致，這是ＴＳＥＡ方法的理論基礎(chǔ)［２］。本文通過建立二子耦合系統(tǒng)，逡逑對瞬態(tài)統(tǒng)計(jì)能量分析原理展開詳細(xì)的分析，其中雙耦合子系統(tǒng)如圖２．１所示：逡逑Ｐ：邐Ｐ，逡逑＼逡逑ｒｊｎ°ｊＥ２逡逑ｙ邋ｒｊｘｃｏＥｌ邐ｉ邋ｒｊ２0）Ｅ２逡逑圖２．１雙耦合子系統(tǒng)的ＳＥＡ模型逡逑如圖中所示輸入的能量Ｐｉ，Ｐ２和振子的能量Ｅｉ，邋Ｅ２是隨時(shí)間變化的量，％，邋％是逡逑結(jié)構(gòu)的內(nèi)損耗因子，％２、Ｕ２１是耦合子系統(tǒng)間的耦合損耗因子，Ｗ是激勵(lì)帶寬內(nèi)的中心逡逑頻率。可以得到二子系統(tǒng)的瞬時(shí)能量平衡方程如下所示：逡逑ｃｌＥ逡逑Ｐ＇邋＝邋—Ｌ邋＋邋ｒｊ＇ｃｏＥ＇邋＋邋ｔｊ＇２ｃｏＥ「ｒ／，＇ｃｏＥ２邐（２－１）逡逑ｄｔ邐＇逡逑Ｂ，邋＝邋—＾－邋＋邋ｒ／２ｃｏＥ１邋＋ｒｊ２ｌ0）Ｅ１邋－ｒ］ｖａ）Ｅｘ邐（２－２）逡逑￣邋ｄｔ逡逑對于系統(tǒng)的脈沖激勵(lì)，初始能量ＥＫＯ＾Ｅｏ應(yīng)用到式（２－１）和（２－２）中，并且令Ｅ２（０）逡逑為零，能量輸入Ｐｉ，Ｐ２均設(shè)為零。再引入微分?

利用瞬態(tài)統(tǒng)計(jì)能量分析法建立二子系統(tǒng)模型的方法是合理的。與精確解相比，瞬態(tài)統(tǒng)計(jì)逡逑能量分析法具有快速得到初相應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，且達(dá)到最大值后，以相同的衰減速率進(jìn)行衰減，逡逑如圖２．２所示。對于強(qiáng)耦合結(jié)構(gòu)而言，其衰減比率受結(jié)構(gòu)間耦合損耗因子的影響，對于逡逑弱耦合結(jié)構(gòu)而言，其衰減比率主要受結(jié)構(gòu)內(nèi)損耗因子的影響，其達(dá)到峰值的上升時(shí)間也逡逑具有同樣的規(guī)律［２３］。逡逑９逡逑

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