大型可展收支撑臂模态试验研究

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1、第21卷第6期航天器工程Vo1．21No．62012年12月SPACECRAFTENGINEERING125大型可展收支撑臂模态试验研究檀傈锰白化同程刚丁锋(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要大型可展收支撑臂具有低频、振动响应非线性的特性，文章对其模态试验进行了详细研究。通过有限元模型分析得到响应点和激励点的位置，采用不同的试验方法实施支撑臂的模态试验，对试验数据进行分析，得到支撑臂前6阶模态的固有频率、模态阻尼和模态振型。结合有限元方法对试验进行对比分析，表明试验结果可靠。该研究成果对太阳翼、展开天线等大型部件的模态试验也具有一定借鉴意义。

2、关键词大型可展收支撑臂；模态试验；低频中图分类号：V214．33文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2012．06．020StudyonModalTestofLargeDeployableSupportBeamTANLimengBAIHuatongCHENGGangDINGFeng(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Astudyistakenonmodaltestofalargedeployablesupp

3、ortbeamwithlowfrequencyandnon—linearvibrationresponsecharacteristics．Thelocationsofshakerandsensorsaregotbyfiniteelementmethodandthesupportbeammodaltestisactualizedwithdifferentmethods．The1stto6thnaturalfrequencies，modaldampingsandvibrationmodesareobtainedthroughdetailedanalysisof

4、thetestresults．Thetestresultsarecomparativelyanalyzedwithfiniteelementmeth—od．Itisprovedthatthetestresultsarereliable．Theresearchresultsareessentialtothemodaltestofsolarwingsanddeployableantennastoo．Keywords：largedeployablesupportbeam；modaltest；lowfrequency评价和指导有限元模型的修改。本文通过对支撑1引言

5、臂的模态试验进行研究，基于现有系统，设计了支撑臂模态试验方案，得到了系统的模态参数及大型可大型可展收支撑臂具有较高的收藏比，可实现由展收支撑臂的模态特性，提出了大型伸展机构有效折叠状态到展开状态的转换，在航天领域得到越来越的模态试验方法。多的应用。为了防止支撑臂与星上其他系统发生共振，需要掌握其在工程设计要求频带范围内的主要动2模态试验试件介绍态特性，包括固有频率、模态阻尼和模态振型。采用有限元模型(FiniteElementModel，FEM)进行模态分2．1支撑臂构造析，力学模型简化不当、边界处理与实际结构状态存处于展开状态的支撑臂试件为一格柱式桁架，

6、在差异等因素都对分析结果的准确性造成影响_1]。如图1所示引，由若干数量的构架单元组成。每个进行模态试验所获试验数据可靠性强，可用于单元由球铰接头、纵梁、横向框架、导向轮和斜拉索收稿日期：2012—07—26；修回日期：2012—10—22作者简介：檀傈锰(1986一)，男，工程师，从事大型结构模态试验研究工作。Email：tanlimeng@163．corn。128航天器工程0．5Hz时信号的能量级非常小，对准确获得该频段内的模态频率造成较大影响。Z*●^●g～j磐～馨一●g*354p。趔～～频率／Hz．．。．。—L．j(a)FRF一l～、＼。／图8不同

7、步进速率下的FRF曲线Z●Fig．8FRFatvarioussteprates二●吕罂图6不同量级激振力的FRF和相干函数对比Fig．6FRFsandcoherencefordifferentexcitationlevel图9激励信号的功率谱Fig．9PowerspectrumofexcitingsignalZ-_本文主要获取支撑臂的低频响应特性，为节省试巨验时间，所选试验条件为：扫描频率带宽为0．1～j四粤I10Hz，在0．1～1Hz范围内扫描速率0．001Hz／s，1～10Hz范围内扫描速率0．01Hz／S。频率／Hz试验结果分析及验证图7平稳随机信号

8、与猝发随机信号相干函数对比Fig．7Coherenceforsta