一种大型复杂舱段结构振动环境适应性的评估方法及评估装置与流程

本申请涉及飞行器振动评估，具体涉及一种大型复杂舱段结构振动环境适应性的评估方法及评估装置。

背景技术：

1、航天器在发射飞行过程中所经历的振动环境是导致航天器故障甚至任务失败的主要原因之一。航天器发生故障或失效主要是飞行中的气动噪声和发动机脉动推力等因素引起的，为提高航天产品的振动环境适应性和可靠性，通常在研制阶段开展一系列舱段结构振动试验对其进行充分的验证考核，即可在早期发现潜在的问题和故障模式，同时可化解风险。飞行振动环境预计对航天器而言，有两个重要作用：一方面为飞机振动环境适应性和可靠性设计提供基础数据；另一方面为机载设备、系统研制试验及环境和可靠性鉴定试验提供数据。

2、但是，随着未来的航天器结构越来越大型化，对应的舱段结构也越来越复杂，且不能对其进行拆分和分解。对大型复杂舱段结构进行振动环境试验考核，存在大型复杂舱段结构较重、振动试验条件量级大等问题，要求振动台提供更大的推力，且对试验设备要求很高，可能目前国内最大试验设备都不能满足试验要求。若继续开展该振动试验，需要研制建造相应的大型地面试验设备，耗费巨大的人力、财力和物力。

技术实现思路

1、本申请提供一种大型复杂舱段结构振动环境适应性的评估方法及装置，可以解决相关技术中存在的大量级复杂舱段结构振动试验设备研制建造困难，人力物力耗费过大，进而导致对大型舱段结构振动环境适应性的评估困难的问题。

2、第一方面，本申请实施例提供一种大型复杂舱段结构振动环境适应性的评估方法，所述评估方法包括：

3、对待测舱段进行小量级的舱段结构振动试验获取小量级振动试验数据，并对待测舱段的动力学模型进行振动仿真试验获取小量级仿真试验数据；

4、基于小量级振动试验数据对待测舱段动力学模型进行修正，根据修正后的小量级仿真试验数据和小量级振动试验数据的偏差计算偏差系数；

5、对修正后的动力学模型施加大量级的振动激励载荷，并获得大量级仿真试验数据，依据所述偏差系数对所述大量级模拟振动数据进行拉偏以获得大量级振动试验数据；

6、依据所述大量级振动试验数据对所述待测舱段的振动环境适应性进行评估。

7、结合第一方面，在一种实施方式中，所述根据修正后的小量级仿真试验数据和小量级振动试验数据的偏差计算偏差系数，包括：

8、计算小量级振动试验数据和仿真试验数据在各个测点有效偏差值，采用均方根法处理有效偏差值得到各测点的振动响应的偏差系数。

9、结合第一方面，在一种实施方式中，所述根据修正后的小量级仿真试验数据和小量级振动试验数据的偏差计算偏差系数，还包括：将偏差系数综合试验测试误差，得到偏差范围值。

10、结合第一方面，在一种实施方式中，所述依据所述偏差系数对所述大量级模拟振动数据进行拉偏，包括：

11、将获得的大量级仿真试验数据作为中间值，以所述偏差系数对大量级仿真试验数据进行上下拉偏。

12、结合第一方面，在一种实施方式中，所述以所述偏差系数对大量级仿真试验数据进行上下拉偏，包括：依据偏差系数对大量级仿真试验数据进行上下拉偏5％。

13、结合第一方面，在一种实施方式中，所述基于小量级振动试验数据对待测舱段动力学模型进行修正，包括：

14、对待测舱段进行灵敏度分析，得到待测舱段振动响应的敏感参数；

15、基于所述小量级振动试验数据，以所述敏感参数为设计变量对所述待测舱段的动力学模型进行修正，得到修正后的动力学模型和修正后的小量级仿真试验数据。

16、结合第一方面，在一种实施方式中，所述基于所述小量级振动试验数据以所述敏感参数为设计变量对所述待测舱段的有限元模型进行修正，包括：

17、基于小量级振动试验数据的频响函数对待测舱段的有限元模型进行修正，得到修正后的动力学模型。

18、结合第一方面，在一种实施方式中，所述基于所述小量级振动试验数据以所述敏感参数为设计变量对所述待测舱段的有限元模型进行修正，包括：

19、基于小量级振动试验数据的模态参数对待测舱段的有限元模型进行修正，得到修正后的动力学模型。

20、结合第一方面，在一种实施方式中，所述对修正后的动力学模型施加大量级的振动激励载荷，包括：

21、在修正后的动力学模型基础上施加大量级振动激励载荷；

22、开展随机振动分析，获取各舱壁及内部单机各考核点的振动响应数据作为大量级仿真试验数据。

23、第二方面，本申请提供一种大型复杂舱段结构振动环境适应性的评估装置，所述评估系统包括：小量级试验模块、小量级分析模块、大量级试验处理模块和评估模块；其中，

24、小量级试验模块，其用于对待测舱段进行小量级的舱段结构振动试验获取小量级振动试验数据，并对待测舱段的动力学模型进行振动仿真试验获取小量级仿真试验数据；

25、小量级分析模块，其用于基于小量级振动试验数据对待测舱段动力学模型进行修正，根据修正后的小量级仿真试验数据和小量级振动试验数据的偏差计算偏差系数；

26、大量级试验处理模块，其用于对修正后的动力学模型施加大量级的振动激励载荷，并获得大量级仿真试验数据，依据所述偏差系数对所述大量级模拟振动数据进行拉偏以获得大量级振动试验数据；

27、评估模块，其用于依据所述大量级振动试验数据对所述待测舱段的振动环境适应性进行评估

28、本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：

29、通过对待测舱段进行小量级的舱段振动试验和仿真试验，并根据两组试验结果计算偏差系数，再根据偏差系数对大量级的仿真试验结果进行拉偏得到了大量级振动试验数据，可有效降低型号研制的成本，提高舱段结构振动环境适应评估的效率，为大型复杂舱段结构振动环境适应性评估提供新的思路。进一步地，本发明提供了一种结合(小量级)振动试验和振动仿真综合评估的方法，实现了大型复杂舱段结构的振动环境适应性评估。

技术特征：

1.一种大型复杂舱段结构振动环境适应性的评估方法，其特征在于，所述评估方法包括：

2.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述根据修正后的小量级仿真试验数据和小量级振动试验数据的偏差计算偏差系数，包括：

3.如权利要求2所述的评估方法，其特征在于，所述根据修正后的小量级仿真试验数据和小量级振动试验数据的偏差计算偏差系数，还包括：将偏差系数综合试验测试误差，得到偏差范围值。

4.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述依据所述偏差系数对所述大量级模拟振动数据进行拉偏，包括：

5.如权利要求4所述的评估方法，其特征在于，所述以所述偏差系数对大量级仿真试验数据进行上下拉偏，包括：依据偏差系数对大量级仿真试验数据进行上下拉偏5％。

6.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述基于小量级振动试验数据对待测舱段动力学模型进行修正，包括：

7.如权利要求6所述的评估方法，其特征在于，所述基于所述小量级振动试验数据以所述敏感参数为设计变量对所述待测舱段的有限元模型进行修正，包括：

8.如权利要求6所述的评估方法，其特征在于，所述基于所述小量级振动试验数据以所述敏感参数为设计变量对所述待测舱段的有限元模型进行修正，包括：

9.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述对修正后的动力学模型施加大量级的振动激励载荷，包括：

10.一种大型复杂舱段结构振动环境适应性的评估装置，其特征在于，所述评估系统包括：

技术总结本申请涉及飞行器振动评估领域，具体涉及一种大型复杂舱段结构振动环境适应性的评估方法及装置。其包括：获取待测舱段小量级振动试验数据和仿真试验数据。基于仿真模型和试验数据进行修正，并计算仿真试验和振动试验的偏差系数；同时获取修正后的动力学模型下大量级仿真试验数据，依据偏差系数对大量级模拟仿真数据进行拉偏以获得大量级振动数据；依据大量级振动试验数据对待测舱段的振动环境适应性进行评估。通过对待测舱段进行小量级的舱段振动试验和仿真分析，计算两者数据之间的偏差系数，根据偏差系数对大量级的仿真试验结果拉偏得到了大量级振动数据，解决了大量级舱段结构振动试验中所需试验设备研制建造困难，人力物力耗费过大的问题。技术研发人员：周杰,冯南鹏,祁释冰,付密果,曾长,邹爽,吴芳广,杨俊斌,刘凯,张榜,赵全,黄彪,容浩然,杨文静受保护的技术使用者：湖北航天技术研究院总体设计所技术研发日：技术公布日：2024/10/10