[发明专利]航天器振动试验夹具评价系统

说明书

技术领域

本发明属于航天器热振动试验领域，具体涉及一种航天器振动试验夹具评价系统。

背景技术

振动试验夹具是将受试产品安装到振动台的一种机械结构，是受试产品振动试验中重要的组成部分，在满足受试产品与振动台安装机械接口匹配的基本前提下，要求振动试验夹具具有良好的动态特性，理想的夹具应能模拟受试产品实际使用状态下的边界条件，但现实中往往难以实现，因此通常要求夹具是近似刚性的，能尽可能不失真地将振动台的振动激励传递给受试产品。振动试验夹具动态特性的优劣直接影响试验能否顺利进行以及试验结果的真实性，因此，在夹具设计阶段对振动试验夹具动态特性作出准确全面的评价尤为重要。

目前，在夹具设计阶段对振动试验夹具的评价主要通过模态分析和频率响应计算等常规的仿真方法获取夹具动态特性，再参照相应的夹具设计准则进行，其中的准则指标多由人工计算，效率较低，并且频率响应计算无法考虑振动台试验系统对夹具特性的影响，准确性较差。因此，提供一种航天器振动试验夹具的评价系统非常必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种航天器振动试验夹具评价系统，该系统集成评价方法和评价准则，从而提高传统评价方法的效率和评价的准确性。

一种航天器振动试验夹具评价系统，包括：(1)夹具属性浏览模块(2)夹具模态计算模块；(3)夹具振动响应计算模块；(4)夹具性能评价模块；(5)夹具管理数据库。其中：

(1)夹具属性浏览模块：用于对夹具机械CAD模型、夹具固有频率信息、夹具振动响应特性进行查看，夹具机械CAD模型包括二维图纸模型和三维实体模型，夹具机械CAD模型、夹具固有频率信息、夹具振动响应特性数据存储在夹具管理数据库中。

(2)夹具模态计算模块：用于对夹具有限元模型进行模态计算，即先设定模态频率求解阶数，进行模态计算、获得模态频率和模态振型结果并进行显示，然后将模态频率和模态振型结果传送给夹具性能评价模块和夹具管理数据库以分别进行夹具固有频率特性的评价和数据的管理和存储。

(3)夹具振动响应特性计算模块：

夹具振动响应特性计算模块包括4个子步骤：a)组合建模；b)振动响应计算参数设置；c)夹具振动响应特性计算；d)夹具振动响应特性的输出与存储；

a)组合建模：集成振动试验的振动台有限元模型，并调用MSC.PATRAN软件打开振动台有限元模型，在MSC.PATRAN环境下导入夹具有限元模型，并将夹具有限元模型与振动台有限元模型使用刚性单元或梁单元按物理关系进行连接，获得组合的夹具有限元模型与振动台有限元模型；

b)振动响应计算参数设置：在MSC.PATRAN环境下，在振动台有限元模型上设置输入力载荷，在振动台台面上设置控制点，在夹具上设置测量点；同时，在MSC.PATRAN环境下选择振动响应计算方法，设置振动响应计算输出结果类型为加速度；在该模块环境下设置振动响应计算控制谱，设置振动响应计算控制压缩比；

c)夹具振动响应特性计算：该模块首先调用MSC.NASTRAN进行振动台与夹具组合模型的频率响应特性计算，通过MSC.NASTRAN计算结果文件，即f06文件输出控制点和测量点的频率响应函数，并集成f06文件读取程序，自动识别并读取f06文件中的频率响应函数数据，然后调用集成的振动响应计算程序，进行夹具振动响应特性计算；

d)夹具振动响应特性的输出与存储：模块读取夹具振动响应特性计算结果的数据文件，以曲线的方式显示夹具测点的振动响应数据，并在曲线显示窗口可以查看振动响应曲线的最大值和对应的频率值，再将结果数据文件传送并存储到夹具管理数据库中；

(4)夹具性能评价模块：通过夹具机械尺寸评价准则、重量评价准则、固有频率评价准则以及振动响应评价准则对上述夹具四个方面的性能进行指标定量评价，评价结果传送并存储到夹具管理数据库中，其中：

机械尺寸的评价准则为根据预先输入的夹具上下连接面直径和高度计算夹具圆台体角度，并比较圆台体角度是否落入40-50°，落入则满足要求，否则不满足，落入的角度范围可以根据特殊工程问题需要而重新设定；圆台体角度的计算公式为α＝arctan(2h/(R_d-R_u))，其中h为夹具高度，R_d为上下连接面直径中较大的直径，R_u为上下连接面直径中较小的直径；