基于统计能量及混合法航天器有效载荷声振环境预示

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1、硕士学位论文基于统计能量及混合法的航天器有效载荷声振环境预示RESEARCHONVIBRO-ACOUSTICENVIRONMENTPRIDICTIONOFSPACECRAFTPAYLOADBASEDONSTATISTICALENERGYANDHYBRIDMETHOD韩敬永哈尔滨工业大学2012年7月国内图书分类号：O327学校代码：10213国际图书分类号：620密级：公开工学硕士学位论文基于统计能量及混合法的航天器有效载荷声振环境预示硕士研究生:韩敬永导师:赵婕副教授申请学位:工学硕士学科:一般力学与力学基础所在单位:航天科学与力学系答辩日期:2012年7月授予学位

2、单位:哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O327U.D.C:620DissertationforMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONVIBRO-ACOUSTICENVIRONMENTPRIDICTIONOFSPACECRAFTPAYLOADBASEDONSTATISTICALENERGYANDHYBRIDMETHODCandidate:HanJingyongSupervisor:Prof.ZhaoJieAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringGeneralMechanicsa

3、ndSpeciality:FoundationofMechanicsDepartmentofAerospaceAffiliation:EngineeringandMechanicsDateofDefence:July,2012Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要飞行器结构在起飞段和高速飞行时会经受十分严酷的声振力学环境，而且其激励力载荷的频谱范围很宽，导致飞行器高结构系数的板壳结构产生很高的均方加速度响应，使有效载荷处于异常恶劣的力学环境中，大大降低系统的工

4、作寿命和稳定性。精确的声振环境模型对预示运载火箭有效载荷的声振响应，提高飞机乘客的舒适性等意义重大。本文对工程中常见的加筋板结构进行了建模研究，并基于统计能量分析方法和FE-SEA混合方法对运载火箭有效载荷进行了声振响应建模分析。文中首先介绍了SEA的基本概念如子系统、模态密度，损耗因子等，并介绍了其功率流平衡方程。对FE-SEA混合方法的两个基本概念直接场和混响场进行了描述，总结了FE-SEA混合法的确定子系统的系统动力学方程和随机子系统的功率平衡方程。然后基于稳态能量流法对加筋板试件进行了损耗因子的测试，对试验方案进行了详细描述，并将测得的损耗因子作为仿真模型中的

5、损耗因子，针对加筋板试件分别建立了FEM模型、SEA模型和FE-SEA混合模型，对模型仿真结果与试验结果进行了对比。最后基于加筋板试件的建模研究利用SEA和FE-SEA混合方法对某运载火箭有效载荷进行了部段建模和整体建模，在损耗因子工程取值范围内，对其进行了灵敏度分析。采用SEA模型和FE-SEA混合模型对有效载荷进行了动力学响应预示，并分析了贮箱充液和不同加载对结构响应的影响，分析得到贮箱充液只对贮箱及其周围子系统有影响，对其它子系统几乎没有影响。关键词：统计能量分析；FE-SEA混合法；加筋板；声振响应-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAircr

6、aftstructuresalwaysexperienceveryharshmechanicalenvironmentofsoundandvibrationinthetake-offandhigh-speedflightsection.Whiletheloadofthedrivingforceshaveawidespectralrange,whichwillleadtoahighmeansquareaccelerationresponseoftheaircraftshellstructurewithhighstructurecoefficients.Consequen

7、tly,theeffectiveloadwillbeunderawfullyharshmechanicalenvironments.Inadditiontheworkinglifeandstabilityofthesystemwillbegreatlyreduced.Toconstructaccuratemodelsofsoundandvibrationenvironmentisofgreatsignificancefortheindicationofthesoundandvibrationresponseofthecarrierrockets’pa