冲击响应谱试验技术研究
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摘要
在力学环境试验中，用冲击响应谱考核飞行器遭受的各种冲击，是目前冲击试验技术的发展趋势。但是冲击响应谱试验技术的发展在国内还比较薄弱，怎样简单模拟各种力学环境要求的冲击响应谱是推广冲击响应谱试验的关键问题。本文在理论分析的基础上，采用计算机仿真详细研究了冲击响应谱的实现方法并进行了试验验证，对开展类似的响应谱试验具有一定的指导意义。
在理论计算方面，推导了单自由度系统固有频率和响应峰值的关系，比较了几种冲击响应谱的数值计算方法，而以其中的一种方法为基础编写了冲击响应谱计算程序，并进行了程序的可靠性验证。
在计算机仿真方面，应用有限元方法进行了冲击响应谱的仿真分析，采用跌落式冲击台安装谐振板产生冲击响应谱的方法，对谐振板的固有频率及边界条件等因素和冲击响应谱之间的关系进行了较为详细的研究，得出了影响冲击响应谱的关键因素，并设计出了一套能够简化谐振板产生冲击响应谱的方案。
在试验验证方面，完成了谐振板的设计及安装调试，通过改变冲击激励条件，获得了不同的响应谱曲线，对计算机仿真结果进行了验证。
In mechanics environmental test, it is the current tendency of shock test development that using shock response spectra (SRS) to assess aerial vehicle suffered diversified shock. However, due to the weak foundation of SRS testing technology in domestic research development, the crucial technical issue of generalizing SRS test is to make SRS realized in laboratory, which can simple simulate all kinds of mechanics environmental testing. In the dissertation, based on the analysis of theory, the method to realize SRS in laboratory was researched in detail by using the computer simulation. And this method is verified in test. The work done in the paper is significant in direction for doing the similar response spectrum test.
In the area of theoretical calculation, the relationship between the natural frequency of single degree freedom system and the response peak is derived. Additionally, after studying the difference of several computing methods about SRS, one of them is selected. A computation program for SRS is written based on this selected method, and it successfully passes the program reliability verification.
In the area of computer emulation, first, using the method of finite element, the drop test which generates SRS from dropping resonance plate onto shock platform is simulated. Then, a more detailed research about the relationship between SRS and the influencing factors such as natural frequency of resonance plate and boundary condition is done. Finally, the key influencing factors of SRS are gotten, and a plan, which can simplify generate SRS from resonance plate, is designed in the dissertation.
In the area of laboratory verification, the design of resonance plate is completed. Furthermore, installing and testing this plate is also done. Then, diversified SRS curves is obtained by changing shock excitation condition, and the result of computer emulation is verified.
在理论计算方面，推导了单自由度系统固有频率和响应峰值的关系，比较了几种冲击响应谱的数值计算方法，而以其中的一种方法为基础编写了冲击响应谱计算程序，并进行了程序的可靠性验证。
在计算机仿真方面，应用有限元方法进行了冲击响应谱的仿真分析，采用跌落式冲击台安装谐振板产生冲击响应谱的方法，对谐振板的固有频率及边界条件等因素和冲击响应谱之间的关系进行了较为详细的研究，得出了影响冲击响应谱的关键因素，并设计出了一套能够简化谐振板产生冲击响应谱的方案。
在试验验证方面，完成了谐振板的设计及安装调试，通过改变冲击激励条件，获得了不同的响应谱曲线，对计算机仿真结果进行了验证。
In mechanics environmental test, it is the current tendency of shock test development that using shock response spectra (SRS) to assess aerial vehicle suffered diversified shock. However, due to the weak foundation of SRS testing technology in domestic research development, the crucial technical issue of generalizing SRS test is to make SRS realized in laboratory, which can simple simulate all kinds of mechanics environmental testing. In the dissertation, based on the analysis of theory, the method to realize SRS in laboratory was researched in detail by using the computer simulation. And this method is verified in test. The work done in the paper is significant in direction for doing the similar response spectrum test.
In the area of theoretical calculation, the relationship between the natural frequency of single degree freedom system and the response peak is derived. Additionally, after studying the difference of several computing methods about SRS, one of them is selected. A computation program for SRS is written based on this selected method, and it successfully passes the program reliability verification.
In the area of computer emulation, first, using the method of finite element, the drop test which generates SRS from dropping resonance plate onto shock platform is simulated. Then, a more detailed research about the relationship between SRS and the influencing factors such as natural frequency of resonance plate and boundary condition is done. Finally, the key influencing factors of SRS are gotten, and a plan, which can simplify generate SRS from resonance plate, is designed in the dissertation.
In the area of laboratory verification, the design of resonance plate is completed. Furthermore, installing and testing this plate is also done. Then, diversified SRS curves is obtained by changing shock excitation condition, and the result of computer emulation is verified.
引文
[1] 李方泽，刘馥清，王正．工程振动测试与分析，北京：高等教育出版社，1997
[2] 吴则垒，冲击谱分析及其在舰用电子设备抗冲击研究中的用途，福州大学学报，1990，18(1)
[3] 《振动与冲击手册》编著委员会．《振动与冲击手册》第一卷，北京：国防工业出版社，1988
[4] 彭国勋，王瑞栋，郭延洪．缓冲包装动力学，湖南：湖南大学出版社，1998
[5] 《振动与冲击手册》编著委员会．《振动与冲击手册》第二卷，北京：国防工业出版社，1988
[6] 张建华．航天产品的爆炸冲击环境技术综述，导弹与航天运载技术，2005，(3)
[7] 王浚，黄本诚，万才大．环境模拟技术，北京：国防工业出版社，1996
[8] 郑百哲．包装动力学，北京：北京科学技术出版社，1990
[9] 李蓓蓓．冲击响应谱的规律，包装工程，2004，25(1)
[10] 王朝贵，李含忠．利用谐振板装置模拟冲击环境，环境技术，1996，(4)
[11] 佟富强，刘宝璋．应用在缓冲包装设计中的冲击谱，包装工程，1991，12(3)
[12] 汤伯森．后锯齿形脉冲力的响应及冲击谱的计算，包装工程，1990，11(4)
[13] 刘永明，孙焕新，杨裕根．多自由度系统冲击谱研究，上海铁道大学学报，1998，19(6)
[14] 张小达，夏益霖．爆炸分离冲击试验方法标准研究，航天标准化，2002，(6)
[15] 仇雪琴．一种新颖的冲击试验设备，环境技术，1997，(3)
[16] 杨者胥，金基铎，刘纪元．冲击响应谱(SRS)分析数字化方法探讨，沈阳航空工业学院学报，1997，14(2)
[17] 马爱军、冯雪梅，卢来杰，刘洪英等．一种冲击谱试验机的研制，航天医学与医学工程，2003，16(4)
[18] 柯受金．卫星环境工程和模拟试验，北京：宇航出版社，1996
[19] (日)谷口修，尹传家译．振动工程大全(下)，北京：机械工业出版社，1993，pp263-308
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[21] Cyril M. Harris and Allan G. Piersol. Shock and Vibration Hand Book, Mcgraw-Hill Book Company Inc, 2002
[22] 蒲祥华．弹性系统的激励和响应研究，电子机械工程，1997，(3)
[23] 力学环境实验技术编著委员会．力学环境实验技术，西安：西北工业大学出版社，2003
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[29] 王志伟．半正弦脉冲激励下洗衣机的冲击谱分析，包装工程，1997，18(4)
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[31] 倪振华．振动力学，西安：西安交通大学出版社，1989
[32] 王尚文，余旭东，赵育善．飞行器结构设计，西安：西北工业大学出版社，1998
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