[发明专利]一种卫星随机振动试验推力评估方法

权利要求书

1.一种卫星随机振动试验推力评估方法，其特征在于，包括：

建立卫星有限元模型、振动夹具有限元模型和扩展台面有限元模型；

利用所述卫星有限元模型、振动夹具有限元模型和扩展台面有限元模型，组建系统模型，所述系统模型包括横向系统模型和纵向系统模型；

分别对横向系统模型和纵向系统模型进行模态分析，得到系统模型的各阶主模态和剩余模态；

给定卫星随机振动试验条件，并对所述卫星随机振动试验条件在主频率处的共振放大进行下凹修正处理，以将所述卫星随机振动试验条件转换为卫星随机振动试验下凹条件；

对横向系统模型和纵向系统模型的频响传递函数进行分析，利用卫星随机振动试验下凹条件，确定横向系统模型输入条件和纵向系统模型输入条件；

针对横向系统模型，计算各阶主模态的随机振动等效加速度A_ih和剩余模态的随机振动等效加速度A_rh；针对纵向系统模型，计算各阶主模态的随机振动等效加速度A_iz和剩余模态的随机振动等效加速度A_rz；

在横向振动试验中，计算所述横向系统模型输入条件的总均方根，得到横向刚体部分等效加速度a_g，获取振动台滑台、加强台面、振动台牛头和动框的质量总和M_ht，根据a_g和M_ht，计算出横向刚体部分的随机振动所需推力F_h2；在纵向振动试验中，计算所述纵向系统模型输入条件的总均方根，得到振动等效加速度a_k，获取动框的质量M_k，根据a_k和M_k，计算出纵向刚体部分的随机振动所需推力F_z2；

根据A_ih和A_rh，计算出横向系统模型的随机振动等效加速度A_h，然后获取横向系统模型的质量M_wj，根据A_h和M_wj，计算出所述横向系统模型所需推力F_h1；根据F_h1和F_h2，计算出卫星横向随机振动试验所需总推力F_h；

根据A_iz和A_rz，计算出纵向系统模型的随机振动等效加速度A_z，然后获取纵向系统模型的质量M_wjt，根据A_z和M_wjt，计算出所述纵向系统模型所需推力F_z1；根据F_z1和F_z2，计算出卫星纵向随机振动试验所需总推力F_z；

其中，横向系统模型的各阶主模态的随机振动等效加速度A_ih和剩余模态的随机振动等效加速度A_rh的计算公式分别为：

A_ih＝(∑S_h×[(2ξff_hi)²+f_hi⁴]/[(f_hi²-f²)²+(2ξff_hi)²])^1/2M′_hi

A_rh＝(A_h5％²/(1－q_h²))^1/2

式中，S_h为横向系统模型输入条件中的随机振动加速度谱，f为频率，即随机振动试验中的频段，取值为20Hz－2000Hz，∑代表从20Hz到2000Hz计算求和，f_hi为横向系统模型第i阶共振频率，ξ为阻尼，取值为0.05或由测试确定，M′_hi为横向系统第i阶模态质量比；q_h＝1－M′_h5％/M＇_hr；M′_h5％和A_h5％分别为横向系统模型模态质量比5％以上的主模态中最后一阶模态的模态质量比和等效加速度，M＇_hr为横向系统模型剩余模态的模态质量比之和；

纵向系统模型的各阶主模态的随机振动等效加速度A_iz和剩余模态的随机振动等效加速度A_rz的计算公式分别为：

A_iz＝(∑S_z×[(2ξff_zi)²+f_zi⁴]/[(f_zi²-f²)²+(2ξff_zi)²])^1/2M′_zi

A_rz＝(A_z5％²/(1－q_z²))^1/2

式中，S_z为纵向系统模型输入条件中的随机振动加速度谱，f为频率，即随机振动试验中的频段，取值为20Hz－2000Hz，∑代表从20Hz到2000Hz计算求和，f_zi为纵向系统模型第i阶共振频率，ξ为阻尼，取值为0.05或由测试确定，M′_zi为纵向系统第i阶模态质量比；q_z＝1－M′_z5％/M＇_zr；M′_z5％和A_z5％分别为纵向系统模型模态质量比5％以上的主模态中最后一阶模态的模态质量比和等效加速度，M＇_zr为纵向系统模型剩余模态的模态质量比之和；

所述横向刚体部分的随机振动所需推力F_h2的计算公式为：F_h2＝a_gM_ht；纵向刚体部分的随机振动所需推力F_z2的计算公式为：F_z2＝a_kM_k；

所述横向系统模型的随机振动等效加速度A_h的计算公式为：A_h＝(ΣA_ih²+A_rh²)^1/2；横向系统模型所需推力F_h1的计算公式为：F_h1＝A_hM_wj；卫星横向随机振动试验所需总推力F_h的计算公式为：F_h＝F_h1+F_h2；

所述纵向系统模型的随机振动等效加速度A_z的计算公式为：A_z＝(ΣA_iz²+A_rz²)^1/2；纵向系统模型所需推力F_z1的计算公式为：F_z1＝A_zM_wjt；卫星纵向随机振动试验所需总推力F_z的计算公式为：F_z＝F_z1+F_z2。