铝蜂窝夹层结构损耗因子实验辨识

论文摘要

航天飞行器系统在运输和飞行过程中经常会遭受到高频的冲击、振动及噪声等恶劣的动力学环境作用,这些动力学环境对飞行器的结构和仪器往往会造成巨大的破坏。因此动力学环境的精确预示对系统可靠性具有重大意义,而环境预示中的重要一环就是结构参数的辨识。本文中采用对高频振动环境分析运用比较广泛的统计能量分析方法。首先基于稳态功率输入法对简单耦合结构进行初步实验辨识。实验中由两块铝蜂窝夹层板组成简单耦合结构,此简单结构具有两个自由度,将其中一块板的一边固定,其余各边及另一块板采用自由边界条件。分别对两块板进行稳态随机激励,由统计、能量的思想分别计算稳态随机激励的输入功率和被激结构的平均能量,从而求得本文给出的简单耦合结构的内损耗因子及耦合损耗因子。另外采用瞬态实验方法对结构内损耗因子进行了辨识,瞬态实验采用瞬态包络线技术,此方法对简单结构内损耗因子的测量比较简单、适用,并具有良好的测量精度和广泛的适用性。为验证稳态实验辨识结果的正确性,利用有限元软件对稳态功率输入法进行了仿真验证。稳态实验结果、瞬态实验结果和有限元软件仿真验证结果有较好的一致性。最后对复杂的耦合结构展开损耗因子辨识。复杂结构是由五块板构成的箱体结构,结构材料为目前航天工程中常用的铝蜂窝夹层结构。对复杂结构采用其中1个子结构固支,其余自由的边界条件,分别对各个子结构进行稳态随机激励,进行损耗因子的实验辨识。最后使用有限元软件Patran对复杂结构进行仿真验证,为保证与实验条件的一致性,施加激励时采用实验测量到的输入力谱,获取每块板结构上各个有限单元的速度信号,以便于计算板的平均储存能量。最终通过实验结果和软件验证结果的比较,发现两种结果有较好的一致性,内损耗因子和直接耦合损耗因子与文献资料的经验值有良好的吻合,验证了该方法对复杂结构损耗因子辨识的适用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 统计能量分析的特点
• 1.3 统计能量分析的发展历史及国内外动态
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本文主要内容
• 第2章 统计能量分析基本原理
• 2.1 统计能量分析子系统的概念
• 2.2 统计能量分析的功率流分析
• 2.3 功率流平衡方程
• 2.4 统计能量分析的研究步骤
• 2.4.1 划分子系统
• 2.4.2 统计能量分析参数的确定
• 2.4.3 建立和求解功率流平衡方程组
• 2.4.4 系统动力响应估计
• 2.5 本章小结
• 第3章 简单耦合结构损耗因子验证
• 3.1 一般结构的内损耗因子
• 3.1.1 内损耗因子形成机理
• 3.1.2 内损耗因子实验获取
• 3.2 结构耦合损耗因子
• 3.2.1 点连接二子结构的耦合损耗因子
• 3.2.2 耦合损耗因子实验获取
• 3.3 输入功率
• 3.3.1 点源的输入功率
• 3.3.2 随机激励输入功率
• 3.4 简单耦合结构损耗因子辨识
• 3.4.1 随机激励力功率谱
• 3.4.2 实测各拾振点速度
• 3.4.3 瞬态实验处理
• 3.4.4 Patran有限元软件验证
• 3.4.5 损耗因子结果
• 3.5 本章小结
• 第4章 复杂结构损耗因子实验辨识
• 4.1 铝蜂窝夹层板材料及结构参数
• 4.2 实验设备及测点布置
• 4.3 实验数据处理
• 4.3.1 多子结构系统PIM法
• 4.3.2 实验数据处理结果
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢