[发明专利]一种航天器在非均匀随机振动条件下的载荷预估方法

权利要求书

1.一种航天器在非均匀随机振动条件下的载荷预估方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)、识别截止频率内航天器结构的各阶主要参与模态；

(2)、按照各阶主要参与模态的模态质量比，对非均匀随机振动在各阶主要参与模态的载荷分量进行加权计算，得到该航天器在非均匀随机振动条件下的加速度载荷值。

2.根据权利要求1所述的一种航天器在非均匀随机振动条件下的载荷预估方法，其特征在于步骤(1)的具体实现为：

(1.1)、建立航天器结构的有限元模型，对航天器结构的有限元模型进行模态分析，求解航天器结构的各阶模态信息，所述模态信息包括频率、模态质量比；

(1.2)、确定用于载荷计算的截止频率；

(1.3)、根据航天器结构的各阶模态信息，确定用于载荷计算的截止频率内航天器结构的各阶主要参与模态。

3.根据权利要求1所述的一种航天器在非均匀随机振动条件下的载荷预估方法，其特征在于所述步骤(1.2)取截止频率至少为非均匀随机振动方向上基频的1.5倍。

4.根据权利要求1所述的一种航天器在非均匀随机振动条件下的载荷预估方法，其特征在于当非均匀随机振动为横向振动时，取截止频率不低于100Hz，当非均匀随机振动为纵向振动时，步骤(1.2)取截止频率不低于400Hz。

5.根据权利要求所述的一种航天器在非均匀随机振动条件下的载荷预估方法，其特征在于所述步骤(1.2)取截止频率不低于500Hz。

6.根据权利要求1所述的一种航天器在非均匀随机振动条件下的载荷预估方法，其特征在于该航天器在非均匀随机振动条件下的加速度载荷值A的计算公式为：

式中，M_effi为第i阶主要参与模态的模态质量比，A_i为所述非均匀随机振动下第i阶主要参与模态的载荷分量，n为主要参与模态数。

7.根据权利要求4所述的一种航天器在非均匀随机振动条件下的载荷预估方法，其特征在于所述非均匀随机振动在各阶主要参与模态的载荷分量的具体公式为：

式中，H_i(f)为第i阶主要参与模块的频响函数；S(f)为非均匀随机振动的功率谱函数；f₀为非均匀随机振动频率起始值；f_N为用于载荷计算的截止频率。

8.根据权利要求4所述的一种航天器在非均匀随机振动条件下的载荷预估方法，其特征在于所述第i阶主要参与模块的频响函数的计算公式为：

式中，f为随机振动的激励频率，f_i为第i阶主要参与模态的固有频率，ξ_i为第i阶主要参与模态的阻尼比。

9.根据权利要求1所述的一种航天器在非均匀随机振动条件下的载荷预估方法，其特征在于所述非均匀随机振动在各阶主要参与模态的载荷分量的具体公式为：

式中，A_pi为低频段第i阶主要参与模态的载荷分量，即：振动频率低于航天器结构第i阶主要参与模态共振频率段最低频率的非均匀随机振动条件下，第i阶主要参与模态的载荷分量；

A_ni为共振频段第i阶主要参与模态的载荷分量，即：振动频率属于航天器结构第i阶主要参与模态的共振频率段的非均匀随机振动条件下，第i阶主要参与模态的载荷分量；

A_ai为高频段第i阶主要参与模态的载荷分量，即：频率振动频率高于航天器结构第i阶主要参与模态共振频率段最高频率的非均匀随机振动条件下，第i阶主要参与模态的载荷分量。