[发明专利]一种航天器火工冲击源函数近场试验峰值修正方法

摘要

本发明公开了一种航天器火工冲击源函数近场试验峰值修正方法,能够模拟火工品中炸药爆炸、火工品断裂以及爆炸应力波传播的细节，能够很好地处理火工品爆炸在结构上引起的耦合作用，从而分析振源特性，对振源力函数进行有效提取，从理论上讲是得到火工冲击振源函数的合理途径；并且，对用Hydrocodes求解得到的火工冲击分离面处的振源力函数进行修正，修正后的振源力函数可以解耦加载在包括近场模型在内的整星有限元模型或用其它方法建立的分析模型上，为从工程上解决航天器火工冲击的响应预示问题奠定了基础。

主权项

一种航天器火工冲击源函数近场试验峰值修正方法，所述航天器的结构包括振源系统结构及航天器主结构，振源系统结构包括火工品结构和连接结构，所述火工品结构通过连接结构安装在所述航天器主结构上，火工品结构爆炸时的研究对象为振源系统结构及航天器主结构中的近场结构；其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤一、确定航天器的分离面：所述连接结构的级数用n表示，火工品结构爆炸后，其中前x级随同火工品结构爆炸从航天器主结构中分离，余下的n‑x级保留在航天器主结构中，其中x的取值范围为1到n；当x＝1到n‑1时，则第x级与第x+1级之间的界面为分离面；当x＝n时，则第x级与航天器之间的界面为分离面；步骤二、对所述振源系统结构和近场结构进行有限元建模，具体为：S1、建立振源系统结构和近场结构的有限元网格模型；S2、根据载荷加载后各个结构体所表现出来的材料性质和变形程度，对振源系统结构和近场结构中的各个结构体定义材料本构模型；S3、根据振源系统结构和近场结构中的各个结构体的材料属性，对结构体定义单元算法；S4、对振源系统结构和近场结构有限元模型定义符合实际的外载荷及边界约束；S5、对振源系统结构和近场结构中的各个结构体的接触面定义接触算法；步骤三、采用Hydrocodes程序求解步骤二建立的振源系统结构和近场结构有限元模型，在所述分离面处提取力函数；步骤四、进行火工品爆炸试验，结合计算，对力函数进行修正，具体包括如下步骤：S01、在近场结构上任意选取一点，作为试验测点，在火工品爆炸的载荷加载过程中，测量所述试验测点上的加速度响应，获得冲击响应谱SRS峰值，记为SPT；将步骤三获得的力函数作为初始计算输入，记为F(0)，加载到步骤二建立的近场结构有限元模型中对应于所述试验测点的位置上，通过计算，得到该位置处节点的加速度响应冲击响应谱SRS峰值，记为SPC0；S02、采用公式(1)得到第i＝1轮修正系数η(1)：η(i)=SPTSPC0,i=1SPTSPC(i-1),i=2.......n---(1);]]>S03、基于该第i＝1轮修正系数η(1)，根据公式(2)，获得下一轮修正的计算输入F(1)：F(i)＝η(i)·F(i‑1),i＝1……n；    (2)S04、将F(1)作为第i＝2轮修正的计算输入，加载到步骤二建立的近场结构有限元模型中对应于试验测点的位置，计算得到该位置处节点的冲击响应谱SRS峰值，记为SPC1；S05、根据公式(3)，获得误差项ε(i)；ϵ(i)=20·lgSPC(i)SPT,i=1......n---(3)]]>S06、判断是否满足ε(i)≤N，其中，N为设定的误差限；如果满足，则将第i＝2轮修正的力函数F(1)输出，完成修正；如果不满足，根据公式(2)，获得下一轮修正的计算输入F(2)；S07、将F(2)作为第i＝3轮修正的计算输入，加载到步骤二建立的有限元模型中对应于试验测点的位置，计算得到该位置的冲击响应谱SRS峰值SPC(i‑1)后，继而再根据公式(3)得到误差项ε(i)，并判断是否满足ε(i)≤N；如果满足，则将本轮修正的力函数输出，完成修正；如果不满足，根据公式(2)，获得下一轮修正的计算输入，继续进行下一轮修正；以此类推，按照S04至S06的方法，直到满足误差项ε(i)≤N，表示力函数的修正结果满足要求，输出本轮修正的计算输入，修正过程终止。