多维虚拟振动试验系统设计及应用

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1、第39卷第4期火箭推进V01．39，No．42013年8月JOURNALOFROCKETPROPULSIONAug。2013多维虚拟振动试验系统设计及应用周成1，李家文2，李永1，唐飞1(1．北京控制工程研究所，北京100190；2．北京航空航天大学宇航学院，北京100191)摘要：虚拟振动试验能在产品设计阶段对其进行结构动力学分析和振动环境预评估，缩短产品研制周期，节省研制费用。本文完成了振动台机电耦合建模、刚体建模、试件有限元建模和闭环控制系统设计，建立了三维虚拟振动试验系统，开展了一维和三维正弦扫描虚拟振动试验技术研究。仿真结果表明：

2、振动台机电耦合模型的频率特性与实际振动台的试验数据吻合；激振方向会对试件的加速度响应产生显著影响；与一维振动试验结果相比，多维虚拟振动试验不仅能明显提高故障激发效率，而且可以激发试件的高阶局部模态，使其高频段内的最大动应力曲线出现多个较高峰值且幅值增幅明显。关键词：多维虚拟振动；结构动力学；机电耦合；闭环控制系统；电磁振动台中图分类号：V434—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2013)04-0085-07Designandapplicationofmulti．dimensionalvirtualvibrationtesti

3、ngsystemZHOUCheng1，LIJia—wen27LIYong1，TANGFei1(1．BeijingInstituteofControlEngineering，Beijing100190，China；2．SchoolofAstronautics，BeihangUniversity，Beijing100191，China)Abs总aet：Thevirtualvibrationtestcanbeusedintheproductdesignstagetoperformthestructu—raldynamicsanalysisandv

4、ibrationenvironmentassessmentforproducts，shortentheproductdevel-opmenttime，andsavethedevelopmentcost．Thevibrationshakerelectro—mechanicalcouplingmod—cling，rigidmodeling，finiteelementmodelingoftestspecimenandclosed-loopcontrolsystemdesignwerefulfilled．Thethree—dimensionalvi

5、rtualvibrationtestsystemwasestablished．Thethree—dimen-sionalandone·dimensionalvirtualsinesweepvibrationtestingfortheproductisdiscussedseparately．Thesimulationresultsshowthatthe仔equencycharacteristicsoftheshaker’Selectro—mechanicalCOU—piingmodelareclosetothetestresults，thes

6、hockexcitationdirectionhasasignificanteffecttotheaccelerationresponseoftheproduct，themulti—dimensionalvirtualvibrationtestcannotonlysignifi·cantlyimprovetheexcitationefficiencyofthestructuralfaults，butalsocaninspirethehigh—orderlo-收稿日期：2013—01—29；修回日期：2013-02—21基金项目：中国航天科技

7、集团公司支撑项目(2008JY05)作者简介：周成(1986一)，男，硕士，研究领域为飞行器结构动力学86火箭推进2013年8月calmodal，whichcansignificantlyincreaseitsmaximumdynamicstressamplitudeinthehighfre．quencyband．Keywords：multi-dimensionalvirtualvibration；structuraldynamics；electro．mechanicalCOU．piing；closed-loopcontrolsystem；

8、electromagneticvibrationshaker0引言振动试验作为一种检验产品可靠性和动强度的有效手段，已被广泛应用于产品的性能考核和动强度鉴定。实际振动试验中可能存