[发明专利]一种卫星随机振动试验推力评估方法

说明书

本发明公开了一种卫星随机振动试验推力评估方法。该方法沿传递路径方向构建包括卫星在内的系统模态，确定所有主模态及剩余模态，从控制点导出系统实际输入，利用模态与随机振动总均方根力的关系，最终给出卫星随机振动试验推力。本发明解决了目前卫星随机振动推力计算在考虑振动台台体结构影响、试验控制点影响以及高频模态影响等方面的欠缺与不足，实现了提高卫星随机振动试验推力的计算精度的目的。

技术领域

本发明涉及卫星随机振动评估技术，尤其涉及一种卫星随机振动试验推力评估方法。

背景技术

卫星一般在振动台进行随机振动试验，以检验卫星承受随机振动环境的能力。一个振动台有额定的推力，因此，卫星随机振动时需要评估所需推力在振动台额定的推力内。

随机振动的特性是所有频率同时振动，随机振动产生的力是每个频率的力按物体模态特性而综合形成的。当前，卫星随机振动推力一般用有限元方法进行计算，即利用常见的有限元分析软件对卫星按固定边界进行建模，计算出每个频率的传递函数，然后在边界处施加随机振动加速度输入谱进行计算分析，得到卫星边界的总均方根力。然而，卫星安装在振动台上时，振动台台体结构以及夹具会参与到随机振动中的力传递，会影响卫星边界的随机振动推力，如何正确考虑振动台台体结构与夹具的影响还没有很好解决；其次、振动控制点也会影响卫星边界的随机振动推力，也有待探讨；再有，由于计算量的巨大以及高频的较大误差，卫星的基于有限元方法的随机振动分析很难对卫星高频段分析，很多时候没有覆盖全频段实际模态。

上述三个方面的不足，导致当前对卫星的随机振动有限元建模计算的推力结果可能误差很大，无法正确判断一个振动台能否推动卫星进行随机振动试验，出现了试验中振动台推力不足试验中断或者大质量卫星能通过试验而轻质量卫星而无法通过试验等现象。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对目前卫星随机振动推力计算在考虑振动台台体结构影响、试验控制点影响以及高频模态影响等方面的欠缺与不足，提供了一种全路径、全模态、反映控制与响应规律的卫星随机振动试验推力计算方法。

本发明的技术解决方案是：沿传递路径方向构建包括卫星在内的系统模态，确定所有主模态及剩余模态，从控制点导出系统实际输入，利用模态与随机振动总均方根力的关系，最终给出卫星随机振动试验推力，包括如下步骤：

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；