[发明专利]一种基于形位等效反推控制的热振动试验装置及试验方法

说明书

本发明涉及一种基于形位等效反推控制的热振动试验装置和试验方法，属于热环境试验测试技术领域，解决了现有的试验技术无法满足高温热环境下的振动试验的问题。本发明的基于形位等效反推控制的热振动试验装置，包括振动台、热源、工装、温度传感器和加速度传感器；所述振动台包括底座、振动台本体和振动台台面，所述振动台用于对试验件加载振动，所述工装安装在振动台台面上，用于夹持试验件，所述热源用于加热试验件。本发明通过利用可以固定加速度传感器的振动台台面，以及利用与试验件处于同一加热温区下的金属工装固定温度传感器，从而实现热、振动联合试验，满足了高温环境和振动条件同时施加的试验要求。

技术领域

本发明涉及热环境试验测试技术领域，尤其涉及一种基于形位等效反推控制的热振动试验装置及试验方法。

背景技术

超声速飞行器在长时间超声速飞行时，由于空气的粘性摩擦，受到严酷的气动加热效应，使得飞行器结构表面温度上升，极高的温度及温度梯度会改变飞行器结构热物理参数和力学性能，从而导致飞行器结构的力学特性发生变化，导致结构弯曲、扭转刚度下降，对飞行器的强度、稳定性、控制产生严重影响，极大影响了飞行器结构的可靠性。

热振动试验主要模拟飞行器飞行过程中的气动加热和振动复合环境，用以研究/考核飞行器热结构的动强度/刚度特性和安装位置上热、振动响应特性。通过在地面试验热振动中，可以模拟飞行过程中的热振动复合环境，验证飞行器结构的耐久性和完整性。

由于1200℃高温热环境的影响，对试验件表面热、振动控制点传感器的安装提出了挑战，尤其是非金属结构，表面粘接传感器的胶受热后特性发生变化，极易从试验件上脱落，中断试验。另一方面，由于加速度传感器的耐热性较差，无法在高温条件下工作，因此，无法同时进行热试验和振动试验。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种基于形位等效反推控制的热振动试验装置及试验方法，用以解决现有的试验技术无法满足高温热环境下的振动试验的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种基于形位等效反推控制的热振动试验装置，包括振动台、热源、工装、温度传感器和加速度传感器。

所述振动台包括底座、振动台本体和振动台台面，所述振动台用于对试验件加载振动，所述工装安装在振动台台面上，用于夹持试验件，所述热源用于加热试验件。

进一步地，所述工装使用耐高温金属材料。

进一步地，所述热源为石英灯加热器。

进一步地，所述热源与试验件表面距离为50-100mm。

进一步地，所述加速度传感器包括第一加速度传感器和第二加速度传感器，所述第一加速度传感器安装在试验件上，所述第二加速度传感器安装在振动台台面上。

进一步地，所述温度传感器包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器安装在试验件上，所述第二温度传感器固定在工装上。

一种基于形位等效反推控制的热振动试验方法，使用上述技术方案所述的基于形位等效反推控制的热振动试验装置；

所述试验方法包括以下步骤：

步骤1：在常温状态下进行振动调试，得到振动台台面的控制谱；

步骤2：在加温状态下进行温度调试，得到工装上响应的第二温度-时间曲线；

步骤3：以调试后得到的振动台台面的控制谱和工装上响应的第二温度-时间曲线为控制输入，开展正式热振试验。

进一步地，所述步骤1包括：

步骤1.1：常温状态下，在试验件上粘贴第一加速度传感器，在振动台台面上粘贴第二加速度传感器；