应用锤击法的全弹模态试验

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1、维普资讯http://www.cqvip.coml990年第1期上海航天应用锤击法的全弹模态试验杨炳渊(上海航天局第八设计部)文摘叙述锤击法在中型导弹全弹模态试验中的应用。除简要叙述试验原理噩方法外，着重讨论双密捷态的分离、阻尼比的指数窗修正噩摸态质量的测试问题。最后提供锤击法试验结果与共振法、随机法噩理论计算结果的比较。主量饲导弹试验，振动试验、摸态响应弦澈劢及随机激励的试验结果作比较。一、gf言二、试验方法和原理全弹模态试验是导弹设计研制过程中的一项重要试验，它为控制系统稳定性分析和根据模态分析理论，在比例粘性阻尼条气动弹性分析提供

2、原始数据。传统的模态试件下，"自由度系统用_模态参数表示的加速验方法是基于稳态正弦激劢的共振试验方度传递函数矩阵为：法，特别是多点激劢模态适调技术，从60年代初就得到广泛应用。但它要求试验人员具I：H主-一ln●一一十／~-0有丰富的经验，完成试验所花费的时间、人(1)力和费用也多。70年代以来，由于快速傅里式中，{}·，．、。和C分别为第叶变换技术韵发展以及小型计算机、微机的阶模态的振型、模态质量、模态剐度和阻尼广泛应用，开始形成建立在随机激劢、脉系数，=一1。冲激劢和快速正弦扫描等宽带激励基础上的单点激励情况下，矩阵的第，行第列分新

3、的动卷试验方法，使结构模态试验技术进A新的阶段。新方法突出的优点是速度量即在点激励，，点测量的加速度传快，对试验人员的经验要求不严格。尤其是递函数为：其中的锤击法，激励部分非常简单，实施又方便，而且没有附加质最影响，因此受到普日tp(∞)t三遍的重视。M；(1一D。+，2eI∞．)将锤击法用于中型导弹的全弹模态试验【Z)已取得了成功。文中除简要叙述试验原理和方法外，着重讨论了双密模态的分离、阻尼式中，∞I=∞／∞”II、I、∞I和e1分别比的指数窗修正和模态质量测定中的问题。为第阶模态点及点的振型、固有频率和最后提供两发实弹的锤击法试验

4、结果，与正阻尼比。本文于19年11月4日收到。上述传递函数包含了各阶模态参数但一d】一维普资讯http://www.cqvip.com对于小阻尼系统，在摸态密度不很高的情况：(州．z，⋯下，相邻模态的影响不大，这时式(2)可简化为t(8)一根据式(7)，参考点m的传递函数虚部国J·1日lp=——————：+I峰值为。Ml(1～∞+，2l∞1)(3)ImH黯～8l一小M式中，是一复常数，表2示●第f阶以外其他一1各阶模态影响的总和。将上式实部和虚部分n一=一∞一开：一∞『)一+ReH．=一一j1●●J(4)品2ID。』{．·Ml【(1一埘

5、】图1传递函数f实部和嘘部(5)整理可得摸态质量计算公式：当Rl=0肘，根据(4)、(5)两式绘制的实频、虚频曲线如图1所示。若矗年0，曲线——等～～～2IIm日，(∞I)将上移。R和·』。这时可由直接图解识别法很快检索求得模态参数。具体做法是由虚Im日fl(∞I)频曲线峰值点确定固有频率∞，由实频曲线2·imHA峰值点确定半功率点∞。·和∞·，则模态阻．(coj)】尼比由下式计算t(9)=一if!面一_!二r≈—旦一=一!．三、试验概况(6)锤击法的振型测量可采取固定一点测响为了模拟飞行中的自由一自由状态，试应、各振型测点巡回激励的方

6、法测定传递函验导弹前后用橡胶缓冲绳水平悬挂在两个龙数矩阵中一行的虚部峰值得到。因为若将余门架上，悬挂系统的两个刚体频率经测试都项·当作微量忽略，令∞l=l，则由式(5)可低于2Hz。得传递函数虚部峰值点的值为t试验系统如图2所示。力锤采用北京ImHa(coj(7)702所生产的702—2型，量程5000N。弹体前』．●ZI』{四阶固有频率在300Hz以下，因此选用尼龙显然，当响应点固定，激励点=1、2、⋯锤头，其下降30dB的力谱额限大约为1000n时，令其中m点为规格化参考点，则第点Hz。传递函数分析采用日本CF一920双通道的规格化

7、振型为：FFT分析仪，分辨率为400条谱线。为适应一42一维普资讯http://www.cqvip.com各阶模态分析的需要，试验分析频率上限取对于导弹一娄的轴对称剖面梁式结构，50、1oo和200Hz~种。信号捕捉由力信号由于设计上和加工上的微小差异，以及弹内自身触发，触发电平为满量程的一8％(力设备安装的不对称性，弹体的刖度分布在不信号为负脉冲)，采取前置记录方式，前置同方向上存在微小的不对称性。这种不对称量为时间记录长度的I164o为减少噪声及消性达到一定程度时，模态试验就可靛出现主除偶然因素影响，采用多帧谱平均，帧数取振动方向不

8、在激振平面上的现象。通常振动8。同时对测量信号作窗处理，选择F—E_方向：出现在聃度最弱的方向上和与之正交窗，即力信号采用窄矩形窗，响应信号采用的方向上，而且两个方向上振动的固有频率指数窗。不同，频率的差异