多维振动环境试验中的结构模态分析

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1、2015年第4期导弹与航天运载技术No.42015总第340期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.340文章编号：1004-7182(2015)04-0084-06DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20150421多维振动环境试验中的结构模态分析吴家驹，张鹏飞，胡亚冰（北京强度环境研究所，北京，100076）摘要：将导弹和振动台简化为两个子系统，分别表示为非均匀梁和弹簧质量集中参数模型。利用子系统阻抗综合原理，建立反映导弹多维振动环境试验的分析模型。给出所能提炼出的特征参数：频响函数、传递率和响应互谱。选取模

2、型的物理参数为战术导弹和振动台的典型值，模拟飞行工况进行数值分析。通过均匀梁的两点激振试验，表明基础激励模态估计的测量方便，同样适用于有限元模型的修改；基于频响函数分析的模态估计需要测量两个子系统的界面力，使试验的难度大大增加；工作模态的估计结果受激励点之间的相干影响较大。关键词：多维振动；模态分析；虚拟试验中图分类号：V416文献标识码：AModalAnalysisofStructuresinMulti-dimensionalEnvironmentalTestingWuJia-ju,ZhangPeng-fei,HuYa-bing(BeijingInsti

3、tuteofStructureandEnvironmentEngineering,Beijing,100076)Abstract:Themissileandshakerareregardedastwosubsystemsandareexpressedasnon-uniformbeamandlumpedparametermodelrespectively.Accordingtoimpedancesynthesisprinciple,theanalysismodelisestablishedtoreflectthemulti-dimensionalenviro

4、nmenttest.Expressionsofthefrequencyresponsefunction,transmissibilityandcross-spectralaregiven.Physicalparametersofthemodelareselectedastypicalvaluestosimulateflightworkingmodeandconductnumericalanalysis.Thetwopointsexcitationtestingforuniformbeamdemonstratesthebasicexcitationmodal

5、iseasytomeasureandabletobeappliedtomodifyFEM.Themodeestimationinviewoffrequencyfunctionanalysisneedstomeasuretheinterfaceforce,whichenhancethecomplicationofthetesting.Theoperationmodeestimationissensitivetotheinteractionbetweenexcitationpoints.KeyWords:Mult-dimensionalenvironmenta

6、l;Modalanalysis;Numericalanalysis0引言导弹飞行过程中的主要振源是发动机的推力波动导弹振动环境试验的目的是鉴定结构的动强度或和气动噪声，其能量在所关心的频带内均匀分布，没是考核设备的适应性。近年来，多维振动试验已被用有能量过于集中的频率。飞行遥测提供的信息表明导[1]来模拟导弹的飞行使用环境，旨在提供导弹结构上和弹主要结构的响应反映出其自由-自由状态下的模态功能上承受能力的置信度。飞行环境的室内模拟方法特征。这样，室内试验正确模拟飞行环境的重要标志分两类：振源（力）模拟和响应（运动）模拟。振源应当是导弹响应所反映的振动形态和

7、频率接近飞行状模拟比较困难，这是因为缺乏实测的外力数据，而且态模态特征的程度。试验室内测量和控制力参数需要专门的装置。目前的因此，人们希望在振动环境试验中估计试件的模环境试验即使是单振动台试验都用振动加速度作为控态参数，将故障和系统特征紧密结合。环境试验中的制参数，控制点或者选在导弹与振动台界面，或者选结构模态分析结果取决于从所能提供的激励和响应信在弹内关键仪器设备的安装部位。大多数试验条件都息中提炼出的特征参数：频响函数（运动响应/激励力）、只规定了单个控制点的自功率谱密度，几乎没有任何传递率（运动响应/激励点运动）或互功率谱（运动响互谱信息；同时自谱的

8、形状较为简单，在整个频段内应之间）。基于频响函数的分析是传统的结构