[发明专利]基于界面力等效的三轴六自由度振动试验条件设计方法

说明书

本发明公开了一种基于界面力等效的三轴六自由度振动试验条件设计方法，该方法包括界面力测量装置安装步骤；力传感器灵敏度的获取及计算步骤；界面力测量信号合成步骤；三轴振动试验系统设备开启步骤；航天器产品单轴向加载振动试验步骤；航天器产品三轴向低量级同时加载试验步骤；三轴试验条件等效设计计算步骤；依据三轴条件开展全量级试验验证步骤；计算三轴试验条件设计的误差步骤；三轴振动试验系统设备关闭步骤。本发明旨在解决航天器产品三轴试验条件设计难题，确保产品的考核充分且满足力学试验要求，且相比传统单轴试验方法，极大地提高航天器产品力学试验效率和批产研制效率。

技术领域

本发明涉及航天器力学环境试验技术领域，尤其涉及基于界面力等效的三轴六自由度振动试验条件设计方法。

背景技术

航天器产品三轴六自由度振动试验技术是一种全方向加载激励的先进的振动试验技术。三轴六自由度振动试验技术的难点之一在于振动试验加载条件的设计和确定。如果试验条件设计过高，将会导致产品产生过试验甚至造成产品的破坏；如果试验条件设计偏低，则会使产品经历欠试验，产品性能考核达不到充分考核。随着航天器力学环境试验技术的发展，特别是先进力限试验技术的发展，航天器产品界面所经受力能否达到运载方要求已作为产品是否能经受环境试验条件考核的一个评判准则。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述问题，而提出的基于界面力等效的三轴六自由度振动试验条件设计方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

基于界面力等效的三轴六自由度振动试验条件设计方法，包括以下步骤：

S1:界面力测量装置安装：在三轴六自由度工作台面与航天器产品之间安装三向测力传感器，力传感器的数量呈对称分布，所有力传感器自身坐标保持一致，航天器产品的X、Y、Z三个方向的坐标方向与力传感器的X、Y、Z三个方向的坐标方向一致；

S2：力传感器灵敏度的获取及计算：对力传感器进行检定，分别获取每个力传感器在各个方向的拉伸和压缩两种状态的灵敏度，对这两种状态的正负灵敏度值取绝对值进行平均得力传感器单方向的灵敏度值；

S3：界面力测量信号合成：力传感器输出电缆与信号调节器进行正确连接，对于信号调节器前四个通道，每个通道连接的信号为来自两个不同传感器的力信号合并一起；对于后四个通道，每个通道连接的分别为单个力传感器Z向的信号；

S4：三轴振动试验系统设备开启：依次开启三轴六自由度振动台台体子系统、冷却子系统、油泵子系统、功放子系统及MIMO振动控制子系统设备，设备开启后检查其运行状态是否正常和工作台面是否处于对中位置；

S5：航天器产品单轴向加载振动试验：按照运载方提供的航天器产品X、Y、Z单轴向验收级振动试验条件，依次开展产品单轴向验收级振动试验，在进行单轴X向振动试验时，MIMO控制系统X轴向参考谱按运载条件设置，其它Y向、Z向、绕X、绕Y、绕Z向共5个参考条件均需设置，单轴X向激励，记录产品与工作台面之间力测量装置输出的界面合力和合力矩参数，单轴Y向、Z向加载振动试验方法与X向相同；

S6：航天器产品三轴向低量级同时加载试验：取运载方提供的产品X、Y、Z单轴向验收级振动试验条件量级1/4、包络形状保持不变作为三轴向试验条件，绕X、绕Y、绕Z向3个参考条件设置低值，三个轴向之间的相位和相干系数均设置为0，记录产品三向同时加载时界面力最大值和界面合力矩最大值参数；

S7:三轴试验条件等效设计计算：参考三轴向低量级同时加载试验数据，按照比例推算的原则，计算达到单轴向界面力或力矩最大值需要的最高放大倍数，该数值乘以低量级试验条件即可对应的三轴向输入量级；