[发明专利]一种航天器结构振动试验健康状态评估的改进方法

说明书

一种航天器结构振动试验健康状态评估的改进方法，涉及航天器结构振动状态评估领域；步骤一、在航天器已有的每个控制传感器内侧对应固定安装1个振动监测传感器；步骤二、设置所有振动监测传感器的内置监测参数；步骤三、采集各振动监测传感器监测得到的振动曲线；步骤四、将各振动监测传感器的振动曲线进行归一化处理，转化成一条综合振动曲线；步骤五、计算振动传递函数曲线；步骤六、重复2次步骤二至步骤五；得到3条振动传递函数曲线；将3条振动传递函数曲线进行对比，判断航天器是否存在健康隐患；本发明准确了反应结构自身特性，能排除外界干扰，在工程实际中能灵活操作；同时适用于大量级的振动试验和随机振动试验。

技术领域

本发明涉及一种航天器结构振动状态评估领域，特别是一种航天器结构振动试验健康状态评估的改进方法。

背景技术

航天器研制需要经历地面力学试验来检验结构抗力学环境的能力，大量级的力学试验后需要对结构的健康状态进行检查和评估，以此确定是否通过了相应量级的试验。

此前，结构健康状态评估是采用特征级振动响应对比法，具体而言是在大量级试验前后各利用相同的较低量级的振动试验条件(即特征级)进行振动试验获得结构关键位置的振动响应曲线，进而对比特征级振动响应曲线之间的差异，从而根据差异的程度评价结构健康状态。

该方法存在以下的不足：

1、特征级振动响应对比法在工程实施上难以准确评估结构健康状态，这是因为振动响应并不是直接表征结构动特性。理论上，振动响应是振动加载条件和传递函数的积，振动加载条件的变化和传递函数的变化都会引起振动响应的变化，而只有传递函数变化才是结构动特性和健康状态的衡量指标。在工程试验过程中，振动加载条件由试验模拟系统来产生，理论上相同的试验条件实际上不可能完全一致，而且经常不可避免会引入电噪声以及外界环境干扰信号，甚至不同时间的特征级振动试验干扰来源和程度不同，导致实际的振动加载条件在每次试验都会有明显差异，这给结构健康状态评估带来误导。

2、特征级振动响应对比法存在操作上的风险，这是因为该方法必须确保不同次试验的振动输入条件是完全相同的即特征级条件，而该条件是在试验前预先规定的，对于航天器这样的复杂结构，特征级条件需要在频率和量级上都制定得合理，量级过低则难以激励出结构的动特性，量级过高则威胁产品结构的安全，频率范围也需要覆盖到从主结构到次结构的主要特征频率，在试验前难以准确预测的情况下这些要求在试验开始是难以完全满足的，因此工程实际中，特征级条件常需要在后续试验中调整，而输入条件的不同会引起响应变化，使得试验前后的曲线差异大，无法用来评估健康状态。

3、特征级振动响应对比法不能评估大量级的振动试验，这是因为该方法要求试验加载条件完全一致，而大量级试验的输入条件与特征级条件在频率范围、谱型和量级上都差异很大，两者的响应曲线无法用来对比。

4、特征级振动响应对比法不能评估随机振动试验。这是因为特征级振动试验本质上是一种正弦扫频试验(简称正弦振动)，随机振动试验数据与正弦振动试验数据在处理算法上完全不同，频率、谱型和量级也不相同，两者的响应曲线无法用来对比。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种航天器结构振动试验健康状态评估的改进方法，准确了反应结构自身特性，能排除外界干扰，在工程实际中能灵活操作；同时适用于大量级的振动试验和随机振动试验。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种航天器结构振动试验健康状态评估的改进方法，包括如下步骤：

步骤一、在航天器已有的每个控制传感器内侧对应固定安装1个振动监测传感器；

步骤二、设置所有振动监测传感器的内置监测参数；

步骤三、采集各振动监测传感器监测得到的振动曲线；