组合随机激励作用下航天器力学环境的获取方法

摘要

组合随机激励作用下航天器力学环境的获取方法，步骤为：(1)依据模态密度划分航天器子系统；(2)随机子系统的动响应求解；(3)组合随机激励的加载处理；(4)确定性子系统的动响应求解。本发明方法充分通过利用有限元-统计能量混合分析方法建模的优势，克服了传统有限元法和传统统计能量分析方法在处理宽频动力学问题时的不足，实现了航天器外部声载荷和随机基础激励载荷的合理加载，建立了一套工程实用的航天器在组合随机激励下的力学环境预示手段。

主权项

组合随机激励作用下航天器力学环境的获取方法，其特征在于步骤如下：(1)依据模态密度划分航天器子系统，划分时根据三分之一倍频程带宽Δf内的振型数N的多少，把研究对象的频率范围划分为低频区和高频区：当N＜3时，为低频区，当N≥3时，为高频区，其中，N＝n(f)Δf，n(f)为子系统的模态密度，f为频率，Δf为三分之一倍频程带宽，Δf＝0.232×f_c，f_c为所计算频段的中心频率；(2)建立随机子系统能量平衡方程，求解获取随机子系统的动响应；所述的随机子系统能量平衡方程为：其中，为统计能量子系统m直接接受的能量，为有限元子系统通过直接场传输到统计能量子系统m上的功率，h_mm为随机子系统m与m间的耦合损耗因子，ω为激励的圆频率，E_m为随机子系统m的能量，h_tot，m表示随机子系统m在混响场中的能量损耗系数，n_m为随机子系统m的模态密度，η_m为随机子系统m的内损耗因子；(3)对基础激励和外场声激励两种载荷采用不同的加载方式进行加载，对于基础激励，采用大质量法转化为集中力形式加载；对于外场声激励，则以压力谱的形式加载；(4)利用确定性系统的总体平均位移谱确定性子系统的动响应；所述的确定性系统的总体平均位移谱为，$<\left[S_{qq}\right]>=\left[D_{tot}^{-1}\right]\left(\right[S_{ff}^{ext}]+\underset{m}{\Sigma }\frac{4E_m}{{\mathrm{\pi \omega n}}_m}\mathrm{Im}\{\left[D_{dir}^{\left(m\right)}\right]\left\}\right)\left[D_{tot}^{-H}\right]$pb pnum="1" />其中，[S_qq]为位移响应谱互谱矩阵，<>表示总体平均，D_tot为整体结构系统的总动刚度阵，为给定的确定性子系统所受外力的互谱矩阵，为确定性子系统与随机子系统m的混合连接处动刚度阵，Im表示虚部，上角标^‑H表示矩阵的逆共轭转置，上角标^‑1表示矩阵的逆。pb pnum="2" />