艙段環(huán)境應力振動篩選試驗設計及分析
發(fā)布時間：2021-11-22 14:08
艙段產品的振動篩選屬于環(huán)境應力篩選的一部分,篩選的主要目的是發(fā)現產品出廠前的缺陷并及時彌補缺陷,使出廠的產品更有質量保障。由于篩選的方式及參數因素對產品的篩選效果影響很大,不同實驗室針對不同的產品篩選方式有很大不同,國家只針對某方面應用產品籠統的進行了試驗參數范圍的規(guī)定,認為參數不超過某一范圍并且得到的結果滿足使用要求范圍即可。這一范圍較為寬泛,不同產品的試驗人員采用的參數也不盡相同,雖然得到的試驗結果都是合格,但對產品的影響有很大的不同。軍工產品往往不可多次進行振動篩選試驗,因為振動篩選試驗本身就是一種破壞試驗,當試驗次數過多時,會導致產品在未出廠時就已破壞。因此,根據不同類型的產品的使用特點確定環(huán)境應力篩選的試驗條件是課題研究的關鍵因素。本文主要研究的內容包含兩個方面,艙段環(huán)境應力振動篩選試驗設計與試驗結果分析。首先對產品進行結構動力仿真,得到產品的固有特性,并根據實驗室振動條件設計夾具,模擬真實振動試驗環(huán)境進行隨機振動仿真,得到產品的振動響應。根據仿真結果確定隨機振動試驗的邊界條件的具體范圍,通過大量的試驗數據分析,建立包含綜合誤差參數在內的分布參數方程,進行計算得到最優(yōu)測點,確...
【文章來源】：北華航天工業(yè)學院河北省
【文章頁數】：73 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
振動應力譜形圖
艙段環(huán)境應力振動篩選試驗設計及分析8以滿足5Hz以上的各類振動試驗要求。由于這些明顯的優(yōu)點，本次研究同樣使用的是電動振動臺，它的承載范圍也很大，最大可承載數千千克。在各種振動臺中，波形最好，操作和調整最方便，易于實現各種復雜的測試波形和頻譜類型。本文研究的振動試驗基于蘇試試驗集團的電動振動系統，其中，使用的電動振動臺型號為DC-10000-100，控制儀為美國CI的32通道控制儀Spider-80X。（1）振動系統概況振動系統如圖2.1，主要由高加速度的DC-10000型垂直電動振動臺、SV-1010型水平臺、DHE-150型熱交換器、SA-100功率放大器及相應控制器組成。整體振動試驗系統可簡化為一個閉環(huán)系統，當工作人員設置好參數啟動振動控制儀開始振動篩選，控制儀將驅動信號傳遞到振動臺，振動試驗臺、夾具和艙段產品三者通過螺栓進行連接，振動過程中傳感器粘附在產品某一位置同產品共同振動，同時傳感器的信號反饋給振動控制儀，控制儀判斷產品的振動幅度是否在參數設置范圍內并根據反饋及時調整振動幅度[26]。圖2.1振動系統實物圖片（2）控制系統介紹數字振動控制系統（VCS）是一個能對振動控制系統實施閉環(huán)控制的計算機系統。該系統可產生振動放大器所需的電子信號，進而驅動液壓或電動振動器。UUT（測試件）上的振動響應則作為一個反饋測試信號，它們來自加速度，速度或位移傳感器。控制器調整驅動輸出，這樣測試信號就精確的遵照預先給定的時域或頻域。這里有很多的振動控制測量類型，有正弦、隨機、正弦加隨機、隨機加隨機、經典沖擊、SRS、路譜仿真。上世紀70年代，一批HP的工程師開發(fā)出了最早的數字式振動控制系統。他們在HP5451這款最早，最成功的信號分析儀上驗證了多種閉環(huán)控制算法。HP5451是以HP2100為平臺開發(fā)的，HP2100的儲存空間?
北華航天工業(yè)學院碩士學位論文11用模態(tài)分解法求解，考慮到系統的主振動是簡諧振動，設：(+=)xtAiisin(ni)=,,2,1（2.5）其中：()TnnAAAAAAA2121==將式（2.5）代入（2.4）中，消去t)sin(+，得到:02MAKA=（2.6）令：MKB2=（2.7）其中，式（2.5）稱為特征矩陣。由式（2.4）可知，要使A有全不為零的解，必須使幅值的行列式的值為零，因此可以得到多自由度振動系統的頻率方程：02MK=（2.8）公式（2.8）是關于ω2的n次多項式，根據公式可得出n個固有頻率，因此，我們可知n個自由度振動系統具有n個固有頻率。將得到的各階固有頻率代入式（2.4）中，可分別求得各階振動的振幅A。根據實際艙段振動篩選情況，艙段與夾具通過螺栓連接后的產品視為整體，產品通過轉接板與振動臺相連進行試驗，如圖2.3。圖2.3振動系統三維圖將振動臺視為激勵源，產生激振力作用在與艙段采用螺栓連接的夾具上，用螺栓連接，由于振動篩選試驗時間較短，可將艙段夾具視為一體，簡化為有阻尼的多自由度的強迫振動系統。在該系統中，將振動臺臺面的質量設為1m，夾具的質量設為2m，艙段的質量設為3m，受力情況如圖2.4。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于特征增強倒頻譜分析的齒輪故障診斷方法[J]. 江志農,張永申,馮坤,胡明輝,賀雅. 機械傳動. 2019(10)
[2]高速鐵路地震預警閾值隨機振動分析[J]. 李昊,張鴻儒,于仲洋. 振動工程學報. 2019(05)
[3]振動試驗極限控制應用實例[J]. 趙婷,項家駿,穆曉念,裴兆波,李翀. 宇航計測技術. 2017(06)
[4]基于Nastran優(yōu)化的某導彈結構模型修正[J]. 劉榮賀,姜虹,于開平,劉珂. 現代防御技術. 2011(06)
[5]NBI裝置的強度和剛度分析[J]. 曹文鋼,章亮亮,侯永康. 汽車零部件. 2011(10)
[6]環(huán)境應力篩選中的振動試驗方法[J]. 田義宏,江雅婷. 強度與環(huán)境. 2010(06)
[7]飛行器振動試驗中常見問題的研究[J]. 厲巍,張曉杰,姜同敏. 科技創(chuàng)新導報. 2010(15)
[8]高精度星敏感器隨機振動分析[J]. 吳衛(wèi),王煒,樊學武,余舜京. 光電技術應用. 2010(01)
[9]環(huán)境應力篩選及工程應用[J]. 劉楊,胡彥平,張正平. 強度與環(huán)境. 2008(02)
[10]星箭力學環(huán)境分析與試驗技術研究進展[J]. 馬興瑞,于登云,韓增堯,鄒元杰. 宇航學報. 2006(03)
博士論文
[1]風電機組傳動鏈振動分析與故障特征提取方法研究[D]. 辛衛(wèi)東.華北電力大學 2013
碩士論文
[1]折臂式橋梁檢測車上車結構靜力分析與優(yōu)化[D]. 原崇洋.吉林大學 2019
[2]鈦表面激光熔覆制備生物涂層的熱力場數值模擬[D]. 陳嘯遠.中國礦業(yè)大學 2018
[3]化學機械微細磨削化學改性液理化性能研究[D]. 蔣香云.湖南大學 2018
[4]分布式飛行器網絡的自適應路由技術研究[D]. 李從容.西安電子科技大學 2018
[5]異型件充液拉深成形工藝參數優(yōu)化[D]. 楊瀟.南京航空航天大學 2018
[6]典型艙段單軸與三軸隨機振動加速度響應等效的試驗譜研究[D]. 周磊.西安電子科技大學 2015
[7]基于振動測試技術的跨座式單軌交通系統鑄鋼支座健康監(jiān)測方法研究[D]. 劉佳璐.重慶大學 2011
[8]大型風力機葉片結構/力學設計與分析[D]. 李慧.南京航空航天大學 2010
[9]環(huán)境振動試驗夾具動態(tài)分析、結構優(yōu)化設計及其軟件實現[D]. 陳劍.南京航空航天大學 2009
[10]基于靈敏度與模擬退火方法的模型修正及軟件二次開發(fā)[D]. 陳文.南京航空航天大學 2008
本文編號：3511851
【文章來源】：北華航天工業(yè)學院河北省
【文章頁數】：73 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
振動應力譜形圖
艙段環(huán)境應力振動篩選試驗設計及分析8以滿足5Hz以上的各類振動試驗要求。由于這些明顯的優(yōu)點，本次研究同樣使用的是電動振動臺，它的承載范圍也很大，最大可承載數千千克。在各種振動臺中，波形最好，操作和調整最方便，易于實現各種復雜的測試波形和頻譜類型。本文研究的振動試驗基于蘇試試驗集團的電動振動系統，其中，使用的電動振動臺型號為DC-10000-100，控制儀為美國CI的32通道控制儀Spider-80X。（1）振動系統概況振動系統如圖2.1，主要由高加速度的DC-10000型垂直電動振動臺、SV-1010型水平臺、DHE-150型熱交換器、SA-100功率放大器及相應控制器組成。整體振動試驗系統可簡化為一個閉環(huán)系統，當工作人員設置好參數啟動振動控制儀開始振動篩選，控制儀將驅動信號傳遞到振動臺，振動試驗臺、夾具和艙段產品三者通過螺栓進行連接，振動過程中傳感器粘附在產品某一位置同產品共同振動，同時傳感器的信號反饋給振動控制儀，控制儀判斷產品的振動幅度是否在參數設置范圍內并根據反饋及時調整振動幅度[26]。圖2.1振動系統實物圖片（2）控制系統介紹數字振動控制系統（VCS）是一個能對振動控制系統實施閉環(huán)控制的計算機系統。該系統可產生振動放大器所需的電子信號，進而驅動液壓或電動振動器。UUT（測試件）上的振動響應則作為一個反饋測試信號，它們來自加速度，速度或位移傳感器。控制器調整驅動輸出，這樣測試信號就精確的遵照預先給定的時域或頻域。這里有很多的振動控制測量類型，有正弦、隨機、正弦加隨機、隨機加隨機、經典沖擊、SRS、路譜仿真。上世紀70年代，一批HP的工程師開發(fā)出了最早的數字式振動控制系統。他們在HP5451這款最早，最成功的信號分析儀上驗證了多種閉環(huán)控制算法。HP5451是以HP2100為平臺開發(fā)的，HP2100的儲存空間?
北華航天工業(yè)學院碩士學位論文11用模態(tài)分解法求解，考慮到系統的主振動是簡諧振動，設：(+=)xtAiisin(ni)=,,2,1（2.5）其中：()TnnAAAAAAA2121==將式（2.5）代入（2.4）中，消去t)sin(+，得到:02MAKA=（2.6）令：MKB2=（2.7）其中，式（2.5）稱為特征矩陣。由式（2.4）可知，要使A有全不為零的解，必須使幅值的行列式的值為零，因此可以得到多自由度振動系統的頻率方程：02MK=（2.8）公式（2.8）是關于ω2的n次多項式，根據公式可得出n個固有頻率，因此，我們可知n個自由度振動系統具有n個固有頻率。將得到的各階固有頻率代入式（2.4）中，可分別求得各階振動的振幅A。根據實際艙段振動篩選情況，艙段與夾具通過螺栓連接后的產品視為整體，產品通過轉接板與振動臺相連進行試驗，如圖2.3。圖2.3振動系統三維圖將振動臺視為激勵源，產生激振力作用在與艙段采用螺栓連接的夾具上，用螺栓連接，由于振動篩選試驗時間較短，可將艙段夾具視為一體，簡化為有阻尼的多自由度的強迫振動系統。在該系統中，將振動臺臺面的質量設為1m，夾具的質量設為2m，艙段的質量設為3m，受力情況如圖2.4。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于特征增強倒頻譜分析的齒輪故障診斷方法[J]. 江志農,張永申,馮坤,胡明輝,賀雅. 機械傳動. 2019(10)
[2]高速鐵路地震預警閾值隨機振動分析[J]. 李昊,張鴻儒,于仲洋. 振動工程學報. 2019(05)
[3]振動試驗極限控制應用實例[J]. 趙婷,項家駿,穆曉念,裴兆波,李翀. 宇航計測技術. 2017(06)
[4]基于Nastran優(yōu)化的某導彈結構模型修正[J]. 劉榮賀,姜虹,于開平,劉珂. 現代防御技術. 2011(06)
[5]NBI裝置的強度和剛度分析[J]. 曹文鋼,章亮亮,侯永康. 汽車零部件. 2011(10)
[6]環(huán)境應力篩選中的振動試驗方法[J]. 田義宏,江雅婷. 強度與環(huán)境. 2010(06)
[7]飛行器振動試驗中常見問題的研究[J]. 厲巍,張曉杰,姜同敏. 科技創(chuàng)新導報. 2010(15)
[8]高精度星敏感器隨機振動分析[J]. 吳衛(wèi),王煒,樊學武,余舜京. 光電技術應用. 2010(01)
[9]環(huán)境應力篩選及工程應用[J]. 劉楊,胡彥平,張正平. 強度與環(huán)境. 2008(02)
[10]星箭力學環(huán)境分析與試驗技術研究進展[J]. 馬興瑞,于登云,韓增堯,鄒元杰. 宇航學報. 2006(03)
博士論文
[1]風電機組傳動鏈振動分析與故障特征提取方法研究[D]. 辛衛(wèi)東.華北電力大學 2013
碩士論文
[1]折臂式橋梁檢測車上車結構靜力分析與優(yōu)化[D]. 原崇洋.吉林大學 2019
[2]鈦表面激光熔覆制備生物涂層的熱力場數值模擬[D]. 陳嘯遠.中國礦業(yè)大學 2018
[3]化學機械微細磨削化學改性液理化性能研究[D]. 蔣香云.湖南大學 2018
[4]分布式飛行器網絡的自適應路由技術研究[D]. 李從容.西安電子科技大學 2018
[5]異型件充液拉深成形工藝參數優(yōu)化[D]. 楊瀟.南京航空航天大學 2018
[6]典型艙段單軸與三軸隨機振動加速度響應等效的試驗譜研究[D]. 周磊.西安電子科技大學 2015
[7]基于振動測試技術的跨座式單軌交通系統鑄鋼支座健康監(jiān)測方法研究[D]. 劉佳璐.重慶大學 2011
[8]大型風力機葉片結構/力學設計與分析[D]. 李慧.南京航空航天大學 2010
[9]環(huán)境振動試驗夾具動態(tài)分析、結構優(yōu)化設計及其軟件實現[D]. 陳劍.南京航空航天大學 2009
[10]基于靈敏度與模擬退火方法的模型修正及軟件二次開發(fā)[D]. 陳文.南京航空航天大學 2008
本文編號：3511851
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