[发明专利]一种卫星运输力学环境评估方法

说明书

本发明一种卫星运输力学环境评估方法：(1)获取卫星在鉴定级振动试验中的加速度时域信号；(2)获取卫星在运输过程中的加速度时域信号；(3)采用雨流计数法对鉴定级振动试验中的加速度时域信号进行统计，得到全循环与半循环及其幅值与均值；并按幅值与均值统计循环个数，填入雨流计数矩阵；(4)采用雨流计数法对运输过程中的加速度时域信号进行统计，得到全循环与半循环及其幅值与均值；并按幅值与均值统计循环个数，填入雨流计数矩阵；(5)对比上述两个雨流计数矩阵，相同幅值的循环总数直接相除，不同幅值的循环则通过加速等效原理进行换算，最终得到运输力学环境对卫星的影响值。本发明的评估方法，计算简单，工程实现容易。

技术领域

本发明涉及一种适用于卫星运输力学环境评估的方法，属于为卫星性能评估的技术领域。

背景技术

卫星研制的整个寿命期面临各种环境，包括地面环境、发射环境、空间运行环境、返回环境等，最受关注的是主动段随运载火箭起飞至入轨所经历的发射环境。随着型号高精度、高可靠、长寿命需求的提出，卫星研制开始关注寿命期内在轨微振动环境、地面储存与运输环境等其他环境的影响。

运输力学环境对卫星影响的评估，目前通常是依赖卫星包装箱自身减振系统配置的记录设备获取运输过程的加速度时域信号，然后统计其峰值，并与减振要求或与基线卫星、同平台卫星的运输环境进行对比；或者安装专用设备获取运输过程的应变时域信号，然后基于Miner法则根据材料S-N曲线进行损伤评估。

损伤评估通常按累积损伤等效进行评估，这是以材料破坏理论为基础的等效。在材料经受交变载荷时，每个加载循环都会在材料内部造成损伤。当损伤积累到一定量时，材料被破坏。当材料受多种应力交变载荷作用时，Miner法则是估计材料累积损伤最常用的方法，该法则假定材料损伤程度正比于每次应力循环作用的能量，料极限损伤量为常数，是与加载次序无关的单次循环载荷损伤量的累积，如公式2所示。

式中，D为消耗的寿命，n_i为经受应力S_i的载荷循环次数，N_i为材料S-N曲线上对应的破坏循环次数，m为不同的应力值数量。

上述已有方法存在的缺点主要体现在：(1)将卫星包装箱记录设获取的时域信号峰值与减振要求或与基线卫星、同平台卫星的运输环境进行对比分析，只能定性估计而无法精确量化其影响。(2)现有损伤分析的前提是需已知材料的S-N曲线，且获取了某时间历程的应力测量值。然而，客观情况是卫星运输及振动试验中的测量均为加速度信号a，且卫星是一个复杂系统，并没有对应于S的N的足够数据，因此无法直接应用Miner法则根据S-N曲线进行评估。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足之处，在不改变现有的卫星运输及振动试验方式的情况下，提供一种对运输力学环境进行量化评估的方法，该方法计算较简单，工程实现容易。

本发明的技术解决方案：一种适用于卫星运输力学环境评估的方法，步骤如下：

(1)获取卫星在鉴定级振动试验中的加速度时域信号；

(2)获取卫星在运输过程中的加速度时域信号；

(3)采用雨流计数法对步骤(1)中的加速度时域信号进行峰谷值检测与循环提取，得到按雨流计数的全循环与半循环；

(4)提取步骤(3)中所有循环中，每个循环最大幅值与最小幅值的差值，即每个循环的幅值，与最大幅值与最小幅值的均值，即每个循环的均值；

(5)将幅值作为横坐标，起始值设为0，间距设为等步长；将均值作为纵坐标，起始值设为0，间距设为等步长；统计步骤(4)中所有全循环与半循环符合幅值、均值的循环的个数，形成鉴定级振动试验加速度雨流计数图，将计数图中的值填入计数矩阵；