[发明专利]一种基于应力疲劳等效的随机振动试验条件设计方法

说明书

本发明公开了一种基于应力疲劳等效的随机振动试验条件设计方法，包括：对单机设备安装位置实际飞行遥测加速度高频随机振动时域数据进行离散化处理；计算得到各段离散后的时域数据的功率谱密度Gsubgt;i/subgt;(f)，并确定最大包络功率谱密度Gsubgt;0/subgt;(f)；计算得到当随机振动激励输入功率谱密度为Gsubgt;i/subgt;(f)、Gsubgt;0/subgt;(f)时单机设备在位置O处的应力功率谱密度Gsubgt;si/subgt;(f)、Gsubgt;s0/subgt;(f)；计算得到单机设备在位置O处的疲劳总损伤Dsubgt;0/subgt;；计算得到当随机振动激励输入功率谱密度为Gsubgt;0/subgt;(f)且单机设备在位置O处产生Dsubgt;0/subgt;时所需的振动时间tsubgt;0/subgt;；计算得到等效振动时间tsubgt;d/subgt;且单机设备在位置O处产生Dsubgt;0/subgt;时的等效随机振动激励输入功率谱密度Gsubgt;d/subgt;(f)。本发明所述方法可有效降低现有运载火箭舱段随机振动验收条件的设计量级。

技术领域

本发明属于运载火箭技术领域，尤其涉及一种基于应力疲劳等效的随机振动试验条件设计方法。

背景技术

运载火箭在发射主动飞行段，由于起飞喷流噪声和跨音速及最大动压段气动噪声对箭体舱段的作用，造成安装于舱段上单机设备经历较为恶劣的高频随机振动环境。单机在开展设计期间，需要根据运载总体给出的随机振动环境条件开展相应的抗力学环境分析设计及试验，以保证单机具有相应的飞行环境适应性。因此运载总体给出的力学环境条件合理性对单机的设计研制具有重要的影响。

运载总体给出的箭上单机高频随机振动环境条件包括验收级和鉴定级，其中验收级通常包络实际飞行环境，且一般验收振动时间为1min。由于运载舱段高频振动环境主要由起飞喷流噪声和跨音速及最大动压段气动噪声引起，因此最大高频振动环境通常仅出现在起飞段及跨音速及最大动压段中的某一时段，其他时段高频振动环境相对要小很多。按现有包络法设计得到的验收条件，持续1min的振动时间，对单机产生的损伤比实际飞行环境要大，从疲劳角度分析，现有高频随机条件设计方法趋于保守。因此，采用实际飞行高频遥测振动数据，开展基于疲劳等效原则的单机随机振动环境条件优化设计，对降低单机的设计研制成本具有重要意义。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于应力疲劳等效的随机振动试验条件设计方法，可有效降低现有运载火箭舱段随机振动验收条件的设计量级。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于应力疲劳等效的随机振动试验条件设计方法，包括：

对单机设备安装位置实际飞行遥测加速度高频随机振动时域数据进行离散化处理，得到N段离散后的时域数据；

计算得到各段离散后的时域数据的功率谱密度G_i(f)，并确定N段离散后的时域数据的功率谱密度的最大包络功率谱密度G₀(f)；

计算得到当随机振动激励输入功率谱密度为G_i(f)时单机设备在应力危险位置O处的应力功率谱密度G_si(f)，以及当随机振动激励输入功率谱密度为G₀(f)时单机设备在应力危险位置O处的应力功率谱密度G_s0(f)；

根据G_si(f)，计算得到单机设备在应力危险位置O处的疲劳总损伤D₀；

根据D₀和G_s0(f)，计算得到当随机振动激励输入功率谱密度为G₀(f)且单机设备在应力危险位置O处产生疲劳损伤D₀时所需的振动时间t₀；