[发明专利]基于加速度等效的多轴振动试验条件裁剪方法

权利要求书

1.一种基于加速度等效的多轴振动试验条件裁剪方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：将单轴振动中每个方向上试验条件施加到多轴振动对应方向上，根据裁剪原则，改变多轴振动每个方向上的试验条件，得到多轴振动时的试验条件；

步骤S2：保持振动控制谱为梯形谱不变的裁剪原则，改变多轴振动每个方向上的振动均方根值大小；

步骤S3：确定关键点，提取所述关键点在每个单轴振动时对应方向的加速度响应均方根值与多轴同时振动时该所述关键点处的每个方向加速度响应均方根值，根据试验件，计算多轴同时振动时每个方向的梯形控制谱裁减系数，分别按照求解出的梯形控制谱裁减系数进行剪裁，得到基于加速度等效的新控制谱。

2.根据权利要求1所述的基于加速度等效的多轴振动试验条件裁剪方法，其特征在于，所述裁剪原则，具体为保持振动控制谱的扫频范围和各拐点的频率值不变，同时保持对数功率谱密度曲线中斜线段的斜率不变。

3.根据权利要求1所述的基于加速度等效的多轴振动试验条件裁剪方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下步骤：

步骤S301：确定关键点，提取所述关键点在三个单轴振动时对应方向的加速度响应均方根值与三轴同时振动时该关键点处的三个方向加速度响应均方根值；

步骤S302：设三轴振动时三个方向的加速度梯形控制谱裁减系数分别为t1、t2、t3，将其作为控制变量，控制目标函数的值最小，搜索出最优加速度梯形控制谱裁减系数为t1*、t2*、t3*；

其中，为三轴同时振动时x向的加速度均方根值变量，为三轴同时振动时Y向的加速度均方根值变量，为三轴同时振动时Z向的加速度均方根值变量，X轴单轴振动时X向的加速度均方根值为Y轴单轴振动时Y向的加速度均方根值为Z轴单轴振动时Z向的加速度均方根值为

步骤S303：将三轴振动时三个方向的振动控制谱分别按照求解出的出最优加速度梯形控制谱裁减系数进行剪裁，得到基于加速度等效的新控制谱。

4.根据权利要求3所述的基于加速度等效的多轴振动试验条件裁剪方法，其特征在于，所述控制目标函数的值最小的具体过程如下：

步骤A1：设置变量，令X向控制谱裁减系数为t1，Y向控制谱裁减系数为t2，设置Z向控制谱裁减系数为t3，并设置初始值t1＝t2＝t3＝0.4；

步骤A2：通过ansys仿真软件，建立试验件模型，提取控制点处的多轴白噪声响应，利用式(1)，反求t1、t2、t3对应数值时的载荷谱；

式中：S_xx(ω)、S_yy(ω)、S_zz(ω)分别为X、Y、Z向的基础加速度激励自功率谱密度函数，即所求的载荷谱；S^O_RS(ω)其中R，S＝X，Y，Z，表示三轴同时施加白噪声激励时，R方向白噪声激励产生的S方向的加速度响应功率谱密度函数；

S_RS(ω)(R，S＝X，Y，Z)为R向激励对S向的加速度响应功率谱密度函数，并有S_X(ω)＝S_XX(ω)+S_XY(ω)+S_XZ(ω)，S_Y(ω)＝S_YX(ω)+S_YY(ω)+S_YZ(ω)，S_Z(ω)＝S_ZX(ω)+S_ZY(ω)+S_ZZ(ω)；S_X(ω)、S_Y(ω)、S_Z(ω)分别为关键点处的X、Y、Z方向加速度响应；

步骤A3：通过ansys仿真软件提取关键点处的多轴白噪声响应，结合步骤2中反求的载荷谱，通过matlab仿真求解多轴振动时关键点处的每个轴向的加速度功率谱密度函数以及每个轴向的加速度响应均方根值；

步骤A4：设置变量t1、t2、t3增量为0.01，使变量t1、t2、t3可在0.4-1范围内变动；

步骤A5：建立循环，通过步骤A2和步骤A3计算变量t1、t2、t3在0.4-1范围内变动时关键点的每个轴向加速度响应均方根值的集合；

步骤A6：控制目标函数在所述关键点的每个轴向加速度响应均方根值的集合搜索最优解，得到相应的最优加速度梯形控制谱裁减系数t1^*、t2^*、t3^*。