【摘 要】
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卫星等航天器所受到的动态载荷信息是其结构设计的关键,由于受限于测量技术等,发射过程中星箭界面处所受的复杂激励信息不能通过直接测量的手段准确获取。因此,常通过较为容易测量的结构动响应来反演结构所受激励,这种间接获取的方法即为动载荷识别方法。火箭发射过程中会受到横向载荷的作用,在星箭连接界面上会产生弯矩和剪力,使得星箭连接处的环形对接面上的动载荷呈现非均匀分布的特征,因此需要研究非均匀分布的动载荷识别
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卫星等航天器所受到的动态载荷信息是其结构设计的关键,由于受限于测量技术等,发射过程中星箭界面处所受的复杂激励信息不能通过直接测量的手段准确获取。因此,常通过较为容易测量的结构动响应来反演结构所受激励,这种间接获取的方法即为动载荷识别方法。火箭发射过程中会受到横向载荷的作用,在星箭连接界面上会产生弯矩和剪力,使得星箭连接处的环形对接面上的动载荷呈现非均匀分布的特征,因此需要研究非均匀分布的动载荷识别方法。本文针对星箭连接界面处的动载荷,开展了基于卫星结构动响应的基础加速度激励识别方法研究,并通过识别获得的基础激励加速度信号计算星-箭连接界面处的分布动载荷,为卫星结构的轻量化设计提供准确的动载荷数据。主要研究工作内容如下:(1)开展了基于脉冲响应函数和B样条函数的分布动载荷时域识别方法研究。利用脉冲响应函数在时域内建立激励与系统响应之间的传递关系,并引入B样条函数表示动载荷的分布函数,结合有限元方法,实现分布动载荷的识别。通过仿真算例验证识别方法的可行性,并讨论了测量噪声、测点数目、B样条控制点数等参数对识别精度的影响。(2)开展了基于逆虚拟激励法和B样条函数的分布动载荷频域识别方法研究。利用频响应函数在频域内建立激励与系统响应之间的传递关系,并引入B样条函数表示动载荷的分布函数,结合有限元方法,实现分布动载荷的识别。通过仿真算例验证识别方法的可行性,并讨论了测量噪声、测点数目、B样条控制点数等参数对识别精度的影响。(3)开展某卫星结构模型以及力测量工装的加工和有限元建模,并通过模态试验数据开展卫星结构的有限元模型修正,获得能够准确反映卫星结构动力学特性的高保真有限元模型。(4)以卫星结构模型为对象,使用振动台开展基础加速度激励下的振动试验,利用卫星结构上实测加速度信号对提出的分布动载荷时域、频域识别方法进行试验验证,为动载荷识别方法的实际工程应用提供经验和参考。
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