本文關(guān)鍵詞：外激勵(lì)下星—箭界面載荷的分析

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【摘要】：航天器在發(fā)射階段要經(jīng)歷沖擊和隨機(jī)激勵(lì)等復(fù)雜且嚴(yán)酷的振動(dòng)環(huán)境,較準(zhǔn)確地獲取運(yùn)載火箭通過星-箭界面?zhèn)鬟f的動(dòng)態(tài)載荷,對(duì)航天器的優(yōu)化設(shè)計(jì)與合理的地面考核試驗(yàn)條件制定具有重要意義。然而,發(fā)射過程中難以直接測量星-箭界面載荷,而且,嚴(yán)苛的重量限制等多種約束條件使得其不能完全通過實(shí)測獲得。本學(xué)位論文針對(duì)瞬態(tài)激勵(lì)和寬頻段近穩(wěn)態(tài)隨機(jī)激勵(lì)下的星-箭界面載荷分析方法展開研究。通過少量測點(diǎn)的實(shí)測加速度響應(yīng)分別預(yù)測時(shí)域和頻域中的界面載荷,再由試驗(yàn)結(jié)果來驗(yàn)證和評(píng)價(jià)文中所建立的分析方法的有效性及其精度。論文的主要工作如下:星-箭界面載荷分析工作是基于動(dòng)力學(xué)模型實(shí)現(xiàn)的,因此動(dòng)力學(xué)模型的準(zhǔn)確性直接決定了響應(yīng)分析的精度。利用模態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和振動(dòng)臺(tái)激振的振動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,通過修正結(jié)構(gòu)部件的剛度以及細(xì)化結(jié)構(gòu)的連接方式,提高星-箭結(jié)構(gòu)有限元建模的準(zhǔn)確性。提出沖擊激勵(lì)下的星-箭界面載荷時(shí)域分析途徑。利用大質(zhì)量法施加加速度邊界條件,由Green核函數(shù)法建立加速度激勵(lì)與結(jié)構(gòu)加速度響應(yīng)以及界面力響應(yīng)的卷積積分關(guān)系,由實(shí)測加速度響應(yīng)反演沖擊激勵(lì),以此為基礎(chǔ)來預(yù)測界面載荷�？紤]均勻分布激勵(lì)和非均勻分布激勵(lì)兩種情形,在加速度邊界上選擇若干控制節(jié)點(diǎn),在時(shí)域中,由此類節(jié)點(diǎn)的加速度進(jìn)行插值來描述非均勻分布激勵(lì),并循插值基函數(shù)構(gòu)造分布的矩形脈沖激勵(lì),得到對(duì)應(yīng)于控制節(jié)點(diǎn)的Green核函數(shù),最終通過反演控制節(jié)點(diǎn)的沖擊激勵(lì)得到界面載荷。提出寬頻段隨機(jī)激勵(lì)下的星-箭界面載荷頻域分析途徑�；诖筚|(zhì)量法與頻響函數(shù)法建立加速度激勵(lì)與結(jié)構(gòu)加速度響應(yīng)以及界面力響應(yīng)的頻域關(guān)系,由實(shí)測加速度響應(yīng)反演頻域激勵(lì),以此來預(yù)測界面的頻域載荷。同樣考慮均勻分布激勵(lì)和非均勻分布激勵(lì)兩種情形,在加速度邊界上選擇若干控制節(jié)點(diǎn),在頻域中,由這些節(jié)點(diǎn)的加速度進(jìn)行插值來給出非均勻分布激勵(lì),并循插值基函數(shù)構(gòu)造分布的諧激勵(lì),得到對(duì)應(yīng)于控制節(jié)點(diǎn)的頻響函數(shù),最終通過反演控制節(jié)點(diǎn)的寬頻段隨機(jī)激勵(lì)計(jì)算界面載荷。界面載荷的實(shí)測結(jié)果與計(jì)算結(jié)果的對(duì)比表明,本文所提出的分析方法是有效的,具有較高的計(jì)算精度。
【關(guān)鍵詞】：界面載荷 大質(zhì)量法 載荷識(shí)別 星-箭結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V416
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題的研究背景、意義及研究思路10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容和特色14-16
• 第2章 基于加速度激勵(lì)識(shí)別的星-箭界面載荷計(jì)算的基本理論與方法16-30
• 2.1 引言16
• 2.2 基于加速度激勵(lì)的理論方法16-18
• 2.2.1 大質(zhì)量法的基本原理16-17
• 2.2.2 慣性載荷法的基本原理17
• 2.2.3 拉格朗日乘子法的基本原理17-18
• 2.3 加速度激勵(lì)的時(shí)域識(shí)別和頻域識(shí)別18-27
• 2.3.1 加速度激勵(lì)的時(shí)域識(shí)別18-24
• 2.3.2 加速度激勵(lì)的頻域識(shí)別24-27
• 2.4 加速度激勵(lì)下星-箭界面載荷的正演計(jì)算27-29
• 2.5 基于加速度激勵(lì)反演的星-箭界面動(dòng)態(tài)載荷分析策略29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第3章 基于試驗(yàn)結(jié)果的模擬星-箭結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型修正30-39
• 3.1 引言30
• 3.2 模擬星-箭結(jié)構(gòu)在振動(dòng)臺(tái)上的兩類試驗(yàn)30-32
• 3.3 加速度實(shí)測響應(yīng)與界面力實(shí)測響應(yīng)的頻域特征32-34
• 3.4 模擬星-箭結(jié)構(gòu)的有限元建模及其力學(xué)模型修正34-38
• 3.4.1 模擬星-箭結(jié)構(gòu)的有限元建模34-36
• 3.4.2 模擬星-箭結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型修正36-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第4章 沖擊作用下星-箭界面載荷的時(shí)域計(jì)算39-52
• 4.1 引言39
• 4.2 基于均勻分布沖擊激勵(lì)反求的界面載荷分析39-45
• 4.2.1 均勻沖擊激勵(lì)反求39-41
• 4.2.2 計(jì)算與實(shí)測結(jié)果對(duì)比41-45
• 4.3 基于非均勻分布沖擊激勵(lì)反求的界面載荷分析45-51
• 4.3.1 非均勻分布沖擊激勵(lì)的反求45-48
• 4.3.2 計(jì)算與實(shí)測結(jié)果對(duì)比48-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第5章 寬頻段隨機(jī)激勵(lì)下的星-箭界面載荷的頻域計(jì)算52-63
• 5.1 引言52
• 5.2 基于均勻分布頻域激勵(lì)識(shí)別的星-箭界面載荷分析52-57
• 5.2.1 均勻分布激勵(lì)的頻域識(shí)別52-53
• 5.2.2 計(jì)算與實(shí)測結(jié)果對(duì)比53-57
• 5.3 基于非均勻分布頻域激勵(lì)識(shí)別的星-箭界面載荷分析57-62
• 5.3.1 非均勻分布激勵(lì)的頻域識(shí)別57-58
• 5.3.2 計(jì)算與實(shí)測結(jié)果對(duì)比58-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論與展望63-65
• 參考文獻(xiàn)65-70
• 致謝70-71
• 附錄A 碩士期間所完成的學(xué)術(shù)論文71

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