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航天器力学环境分析与试验技术研究进展
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作者 增尧 邹元杰 +1 位作者 朱卫红 庞世伟 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2019年第2期1-18,共18页
航天器力学环境是航天器在整个任务周期内经受的各种载荷作用的响应描述,是直接影响航天器总体设计水平和决定航天任务成败的关键因素.按照任务阶段,航天器力学环境主要分为发射段的力学环境和在轨力学环境.随着我国航天器设计水平的发... 航天器力学环境是航天器在整个任务周期内经受的各种载荷作用的响应描述,是直接影响航天器总体设计水平和决定航天任务成败的关键因素.按照任务阶段,航天器力学环境主要分为发射段的力学环境和在轨力学环境.随着我国航天器设计水平的发展,航天器有效载荷对力学环境的要求越来越苛刻,航天器力学环境分析与试验技术已经成为制约我国航天器设计水平的关键技术.本文重点从发射段力学环境分析技术、在轨微振动环境分析技术、力学环境试验技术和航天器振动控制技术等四个方面对国内外近几年的研究进行了回顾,对相关研究进展和成果进行了系统的归纳与阐述.在此基础上,结合我国航天工程的实际需求及航天器发展的趋势,指出未来航天器力学环境分析与试验技术的主要研究方向. 展开更多
关键词 航天器 力学环境 分析方法 试验技术 振动控制
多体复杂系统力学载荷识别方法 预览
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作者 武江凯 苟仲秋 +2 位作者 赵晨 白明生 增尧 《航天器环境工程》 2019年第3期218-222,共5页
力学环境研究和试验条件制定需要获知船(星)箭组合体在上升段过程中经历的复杂的力学环境条件,然而目前没有针对发动机的推力脉动、跨声速抖振等外力函数的直接测量方法。针对该问题,文章提出了一种应用载荷识别方法反演运载火箭和卫星... 力学环境研究和试验条件制定需要获知船(星)箭组合体在上升段过程中经历的复杂的力学环境条件,然而目前没有针对发动机的推力脉动、跨声速抖振等外力函数的直接测量方法。针对该问题,文章提出了一种应用载荷识别方法反演运载火箭和卫星组合体在发射段力学载荷条件的新方法。运用Duhamel积分和模态叠加法,以二次多项式作为基函数,推导建立了多自由度振动系统动态载荷识别数学模型,并通过算例完成了与精细积分法的比较。结果表明新方法具有较好的抗干扰能力和很高的识别精度,且无误差积累问题存在,通过提高采样频率,减小计算步长,可获得更精确的识别结果,为工程应用提供技术支撑。 展开更多
关键词 复杂力学环境 多自由度振动系统 动态载荷识别 Duhamel积分 模态叠加法 二次多项式
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MSCSurv评估系统介绍——M/OD环境下载人航天器及航天员生存力评估系统介绍及对我国的发展启示 预览
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作者 武江凯 增尧 +1 位作者 庞宝君 张永 《空间碎片研究》 2018年第2期6-13,共8页
近地轨道空间碎片环境日益恶劣,随着航天器规模、暴露面积增大、在轨寿命变长,M/OD撞击作用下航天器及航天员生存力问题愈加突出,我国在该方面研究还处于起步研究阶段(用航天器临界穿孔作为失效准则);文章对美国国家航空航天局(NASA... 近地轨道空间碎片环境日益恶劣,随着航天器规模、暴露面积增大、在轨寿命变长,M/OD撞击作用下航天器及航天员生存力问题愈加突出,我国在该方面研究还处于起步研究阶段(用航天器临界穿孔作为失效准则);文章对美国国家航空航天局(NASA)载人航天器人员生存能力评估软件(MSCSurv)框架结构、各功能模块设计进行介绍,综述了该评估系统对多种失效模式下载人航天器系统及航生存力评估方法、对系统研制及工作模式设计的指导意义,对于我国未来M/OD环境下(载人)航天器及航天员在轨安全性/生存力评估系统设计开发具有参考与借鉴价值. 展开更多
关键词 载人航天器 航天员 生存力 失效模式 风险评估
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第一届全国物理力学青年学者学术研讨会报告综述 预览
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作者 朱云飞 增尧 +1 位作者 姜利祥 詹世革 《力学学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期970-976,共7页
简要介绍了第一届全国物理力学青年学者学术研讨会的情况,对与会学者所做的报告内容进行了总结.
关键词 物理力学 青年学者 学术研讨会
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点式分离火工冲击源仿真分析及载荷形成机理 预览 被引量:1
5
作者 赵欣 郑世贵 +2 位作者 增尧 邹元杰 丁继锋 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期657-663,共7页
应用航天器"振源系统—近场结构"一体化建模和分析方法,对点式分离火工冲击源的工作过程进行完整建模和数值仿真分析,提取星箭分离面的力函数。得到了高压气体和爆轰产物在腔体内往复运动、形成爆压双峰的运动规律以及关键结构件在爆... 应用航天器"振源系统—近场结构"一体化建模和分析方法,对点式分离火工冲击源的工作过程进行完整建模和数值仿真分析,提取星箭分离面的力函数。得到了高压气体和爆轰产物在腔体内往复运动、形成爆压双峰的运动规律以及关键结构件在爆压作用下往复运动与其它结构件撞击实现分离解锁的运动规律。在此基础上分析爆压载荷在分离螺母内部的传递机制,得到了星箭界面载荷由爆压载荷以及传递路径上的结构运动、撞击和材料内部压力衰减共同决定的载荷形成机理。 展开更多
关键词 火工冲击 航天器 星箭分离 LS-DYNA软件 载荷传递
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混合FE-SEA线连接建模方法研究 预览
6
作者 朱卫红 马兴瑞 +1 位作者 增尧 邹元杰 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期17-23,共7页
基于傅里叶变换提出了一种混合FE-SEA线连接建模方法。首先基于波动理论推导了波数空间下的板结构线连接的阻抗矩阵,然后针对线连接位移构造了一种节点坐标系下三角波形函数,最后依据傅里叶变换技术建立了节点坐标系下的线连接模型。仿... 基于傅里叶变换提出了一种混合FE-SEA线连接建模方法。首先基于波动理论推导了波数空间下的板结构线连接的阻抗矩阵,然后针对线连接位移构造了一种节点坐标系下三角波形函数,最后依据傅里叶变换技术建立了节点坐标系下的线连接模型。仿真算例分析结果表明,该混合线连接建模方法具有较好的精度,能够有效地建立线连接的动力学特性建模。 展开更多
关键词 线连接 航天器 力学环境预示 形函数 混合FE-SEA
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航天器火工冲击模拟试验及响应预示方法研究综述 预览 被引量:2
7
作者 赵欣 丁继锋 +1 位作者 增尧 邹元杰 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期259-268,共10页
航天器火工冲击力学环境是由星箭分离、部组件展开等工作过程中的火工品起爆引起的作用于结构上的高频、高加速度量级的瞬态冲击响应,能对航天器上含有晶振、脆性材料等的精密电子设备造成致命损伤,是航天器需要经历的最苛刻的力学环境... 航天器火工冲击力学环境是由星箭分离、部组件展开等工作过程中的火工品起爆引起的作用于结构上的高频、高加速度量级的瞬态冲击响应,能对航天器上含有晶振、脆性材料等的精密电子设备造成致命损伤,是航天器需要经历的最苛刻的力学环境之一。本文中,对国内外航天器火工冲击地面试验方法和环境预示方法做了全面、详细的介绍,总结了这两个方面的研究进展,分析了我国在这两个方面与航天强国的差距。最后,从我国航天工程实际需求出发,提出了今后航天器火工冲击领域应重点开展的研究方向。 展开更多
关键词 振动理论 响应预示 火工冲击 航天器 地面试验 流体代码 显式有限元 统计能量分析 虚模态综合法
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航天器声振力学环境预示与验证 预览 被引量:5
8
作者 朱卫红 增尧 +2 位作者 邹元杰 刘绍奎 王泽宇 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1142-1149,共8页
针对航天器声振力学环境预示的难题,开展大型复杂航天器声振力学环境的预示方法研究和试验验证。首先结合航天器声振力学环境的特点,研究采用混合有限元一统计能量分析(FE—SEA)方法建立航天器声振预示模型的关键技术,在此基础上... 针对航天器声振力学环境预示的难题,开展大型复杂航天器声振力学环境的预示方法研究和试验验证。首先结合航天器声振力学环境的特点,研究采用混合有限元一统计能量分析(FE—SEA)方法建立航天器声振预示模型的关键技术,在此基础上建立整星级和系统级航天器(整流罩-卫星-仪器舱-适配器组合体)的混合预示模型,最后将预示结果与噪声试验数据进行对比,验证了预示方法和模型的有效性,并基于分析结果探讨影响航天器声振力学环境预示精度的关键环节。 展开更多
关键词 航天器 声振 力学环境 混合方法
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航天器火工冲击环境分析预示方法研究综述 预览 被引量:3
9
作者 赵欣 丁继锋 +2 位作者 增尧 邹元杰 单立 《航天器环境工程》 2016年第3期247-256,共10页
航天器火工冲击力学环境问题是一个宽频、瞬态和强非线性的冲击动力学问题.火工冲击响应的预示涵盖结构动力学、冲击动力学、爆炸力学、高应变率材料力学行为等多学科理论.目前,工程上尚无统一、有效的预示方法.在航天工程中,航天器及... 航天器火工冲击力学环境问题是一个宽频、瞬态和强非线性的冲击动力学问题.火工冲击响应的预示涵盖结构动力学、冲击动力学、爆炸力学、高应变率材料力学行为等多学科理论.目前,工程上尚无统一、有效的预示方法.在航天工程中,航天器及其组件冲击环境条件设计以及系统级和单机缓冲设计,都迫切需要能够准确预示航天器的火工冲击响应.文章对国内外航天器火工冲击响应机理进行综合理论分析,并在系统调研分析预示方法的基础上提出了航天器火工冲击响应预示研究的重点和难点. 展开更多
关键词 航天器 火工冲击 响应预示 流体代码 显式有限元法 瞬态统计能量分析 虚模态综合法
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混合FE-SEA点连接的修正因子研究 预览
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作者 朱卫红 马兴瑞 +1 位作者 增尧 邹元杰 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期225-231,共7页
针对混合FE-SEA点连接建模提出了一种基于波长的点连接修正因子。目前混合点连接建模主要基于无限结构假设,未考虑边界因素对建模和分析结果的影响。本文首先基于波动理论建立了无限板结构的混合点连接模型,然后根据板结构系统的动力学... 针对混合FE-SEA点连接建模提出了一种基于波长的点连接修正因子。目前混合点连接建模主要基于无限结构假设,未考虑边界因素对建模和分析结果的影响。本文首先基于波动理论建立了无限板结构的混合点连接模型,然后根据板结构系统的动力学特性,提出了以判定圆为基准的点连接修正因子。仿真结果表明,本文提出的混合点连接修正因子可有效估计边界对点连接的影响,改进了混合点连接建模的精度。 展开更多
关键词 混合点连接 修正因子 混合FE-SEA 边界
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基于粒子群优化算法的整星有限元模型修正方法 预览 被引量:3
11
作者 秦玉灵 增尧 +1 位作者 邹元杰 王建民 《航天器环境工程》 2015年第3期243-246,共4页
文章介绍了一种基于粒子群优化算法的整星有限元模型修正方法,首先对整星进行了有限元建模和模态分析,并将试验和分析结果进行了相关性分析,然后引入粒子群优化算法对整星有限元模型进行修正,提高了模型分析和预示精度,为整星级有限元... 文章介绍了一种基于粒子群优化算法的整星有限元模型修正方法,首先对整星进行了有限元建模和模态分析,并将试验和分析结果进行了相关性分析,然后引入粒子群优化算法对整星有限元模型进行修正,提高了模型分析和预示精度,为整星级有限元模型修正提供了一种新的手段. 展开更多
关键词 有限元建模 模态分析 相关性分析 粒子群优化算法 模型修正
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混响载荷的建模方法及其空间相关性影响研究 预览 被引量:1
12
作者 朱卫红 增尧 邹元杰 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2015年第4期60-68,共9页
针对航天器混响声场中的声振预示问题,提出了一种满足声场载荷空间相关性的混响载荷建模方法,该方法能够简化声振分析的建模过程,提高分析效率。首先基于波动理论给出了混响载荷空间相关性的理论模型;随后结合工程需求,提出了基于Rayle... 针对航天器混响声场中的声振预示问题,提出了一种满足声场载荷空间相关性的混响载荷建模方法,该方法能够简化声振分析的建模过程,提高分析效率。首先基于波动理论给出了混响载荷空间相关性的理论模型;随后结合工程需求,提出了基于Rayleigh积分和互易关系的混响载荷建模方法,并从理论上证明其满足混响载荷的空间相关性理论模型;最后采用典型算例对建模方法的正确性进行了验证,并研究了声场载荷空间相关性对声振预示结果的影响。 展开更多
关键词 声振分析 混响载荷 空间相关性 互易关系 航天器
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基于互易关系的混响载荷建模方法研究 预览 被引量:2
13
作者 朱卫红 增尧 邹元杰 《航天器环境工程》 2015年第2期176-181,共6页
针对混合声振建模问题提出了一种考虑声腔几何形状的混响载荷建模方法。该方法基于互易关系将声腔的混响声压转换为结构表面的等效混响载荷,并考虑声腔的几何边界,可提高建模的准确性。该方法可省略对复杂的外混响声腔进行细节建模,... 针对混合声振建模问题提出了一种考虑声腔几何形状的混响载荷建模方法。该方法基于互易关系将声腔的混响声压转换为结构表面的等效混响载荷,并考虑声腔的几何边界,可提高建模的准确性。该方法可省略对复杂的外混响声腔进行细节建模,因此能够简化建模过程并提高分析效率。典型系统的算例分析表明,该建模方法是有效的,能够考虑不同声腔边界对结构声振响应的影响。 展开更多
关键词 互易关系 混响载荷 混合方法 声腔边界
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航天器中频段力学环境预示的混合线连接建模方法 预览 被引量:3
14
作者 朱卫红 马兴瑞 +1 位作者 增尧 邹元杰 《宇航学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第7期747-754,共8页
针对航天器中频段的力学环境预示问题,提出了一种航天器结构混合线连接建模方法。首先应用波动理论推导了波数空间下的线连接动态刚度矩阵,然后通过构造线连接处的位移形函数,采用傅里叶变换技术建立混合线连接模型。提出了模态插值、... 针对航天器中频段的力学环境预示问题,提出了一种航天器结构混合线连接建模方法。首先应用波动理论推导了波数空间下的线连接动态刚度矩阵,然后通过构造线连接处的位移形函数,采用傅里叶变换技术建立混合线连接模型。提出了模态插值、三角波和Shannon小波三种形函数构造方法,并对三类形函数的优缺点进行了对比。典型结构的仿真结果表明,提出的混合线连接建模方法具有较好的预示精度,可应用于航天器结构的中频段的力学环境预示。 展开更多
关键词 混合线连接 形函数 动态刚度矩阵
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一种航天器火工冲击源建模和分析方法 预览 被引量:5
15
作者 赵欣 增尧 +2 位作者 邹元杰 郑世贵 丁继锋 《宇航学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第10期1210-1218,共9页
为解决航天器火工冲击力学环境预示中无法确定载荷力函数的问题,提出一种基于流体编程软件(Hydrocodes)的"振源系统-近场结构"一体化建模和分析方法,分析由火工品触发的航天器星箭分离机构及其他解锁释放机构的冲击过程,从中提取力... 为解决航天器火工冲击力学环境预示中无法确定载荷力函数的问题,提出一种基于流体编程软件(Hydrocodes)的"振源系统-近场结构"一体化建模和分析方法,分析由火工品触发的航天器星箭分离机构及其他解锁释放机构的冲击过程,从中提取力函数,实现对振源与主结构的解耦分析。以包带式星箭分离结构为例,对该方法的可行性进行研究和论证。通过对模型进行爆炸冲击直接加载和力函数的解耦加载这两轮计算结果的对比分析,初步校验了该方法的可行性。通过对模型的耦合性分析和对其简化模型的分析,进一步校验了局部建模的合理性和解耦分析的准确性。该方法是一种能够确定航天器火工冲击源函数的可行方法,为从工程上解决航天器火工冲击的响应预示问题奠定了基础。 展开更多
关键词 火工冲击 火工品 航天器 流体编码
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航天器贮箱液固耦合振动特性的仿真与试验研究 预览 被引量:4
16
作者 李青 增尧 马兴瑞 《宇航学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第11期1233-1237,共5页
首先介绍了解决液固耦合问题的两类数值理论和相应的仿真方法,在ANSYS和NASTRAN有限元分析软件平台上分别采用液体单元法和虚拟质量法建立起圆柱形充液容器的液固耦合模型,模态分析算例取得了与模态试验一致的结果,校验了两种仿真方法... 首先介绍了解决液固耦合问题的两类数值理论和相应的仿真方法,在ANSYS和NASTRAN有限元分析软件平台上分别采用液体单元法和虚拟质量法建立起圆柱形充液容器的液固耦合模型,模态分析算例取得了与模态试验一致的结果,校验了两种仿真方法的有效性,并对比分析了它们的特点;最后采用虚拟质量法对"嫦娥三号"探测器贮箱进行了频率响应分析,并将分析结果与贮箱正弦振动试验结果进行了比对,分析预示有效地指导了工程试验。 展开更多
关键词 嫦娥三号 贮箱 液固耦合
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天宫一号空间碎片防护设计与实践 被引量:2
17
作者 闫军 郑世贵 +1 位作者 增尧 刘洋 《中国科学:技术科学》 CSCD 北大核心 2014年第3期243-250,共8页
天宫一号于2011年9月29日发射,至2013年6月13日实现自动交会对接及航天员入舱等活动,在近两年的时间内经受住了空间碎片环境的考验.本文系统地对天宫一号的空间碎片防护设计进行了描述,既包括采用Whipple防护结构的系统级防护设计... 天宫一号于2011年9月29日发射,至2013年6月13日实现自动交会对接及航天员入舱等活动,在近两年的时间内经受住了空间碎片环境的考验.本文系统地对天宫一号的空间碎片防护设计进行了描述,既包括采用Whipple防护结构的系统级防护设计,也包括针对辐射器管路的部件级防护设计.地面验证试验表明,经防护设计后的天宫一号的抗空间碎片撞击能力达到设计要求,辐射器管路的抗空问碎片撞击能力也显著提升. 展开更多
关键词 天宫一号 空间碎片 防护设计
航天器火工冲击技术研究进展 预览 被引量:16
18
作者 丁继锋 赵欣 增尧 《宇航学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第12期1339-1349,共11页
系统总结了国内外航天器火工冲击环境预示、地面试验和减冲击技术三个方面的研究进展,并分析了国内在以上三个方面与国外航天强国的差距.在此基础上,从我国航天工程实际需求出发,分析指出了今后航天器火工冲击领域应重点开展的研究方向.
关键词 火工冲击 分析预测 地面试验 缓冲技术
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典型阻尼结构正弦振动响应模型修正方法 预览 被引量:1
19
作者 秦玉灵 增尧 +1 位作者 邹元杰 王建民 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2014年第3期8-14,共7页
直接基于正弦响应数据的模型修正研究较少,发展基于正弦振动试验数据的模型修正方法对航天工程实际中有限元建模水平的提高具有重要意义.基于正弦振动响应数据的模型修正关键在于修正后曲线特征频率及其响应幅值的一致性.文章对基础激... 直接基于正弦响应数据的模型修正研究较少,发展基于正弦振动试验数据的模型修正方法对航天工程实际中有限元建模水平的提高具有重要意义.基于正弦振动响应数据的模型修正关键在于修正后曲线特征频率及其响应幅值的一致性.文章对基础激励下结构响应分析方法进行了推导,在此基础上用两步修正方法实现了分析模型与试验模型特征频率和响应峰值的匹配,最后采用国际通用算例GARTEUR桁架模型对两步修正方法进行了验证.结果表明,经两步修正后分析模型基频与试验模型一致,且前10阶频率误差低于0.15%,典型节点响应峰值误差低于1%. 展开更多
关键词 正弦振动试验 模型修正 基础激励 特征频率 响应峰值 航天器结构
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航天器中频力学环境预示研究进展 预览 被引量:4
20
作者 朱卫红 马兴瑞 增尧 《航天器工程》 2014年第1期110-117,共8页
中频声振力学环境严重影响着航天器的可靠性和安全性,具有响应复杂、预示难的特点,因此航天器结构的中频动力学问题是当前研究的难点和热点。文章介绍了三类主要的中频预示方法,即改进的确定性方法、改进的统计能量法和混合法的基本... 中频声振力学环境严重影响着航天器的可靠性和安全性,具有响应复杂、预示难的特点,因此航天器结构的中频动力学问题是当前研究的难点和热点。文章介绍了三类主要的中频预示方法,即改进的确定性方法、改进的统计能量法和混合法的基本理论和应用现状。结合航天器工程需求,对比和分析了几类中频预示方法的计算效率、应用前景和理论局限。最后,提出采用有限元与统计能量分析(FE—SEA)混合法作为国内航天器中频力学环境预示方法,并指出了FE—SEA混合法的研究方向。 展开更多
关键词 航天器 中频 改进的确定性方法 改进的统计能量法 混合方法
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