Экспериментальная отработка космических летательных аппаратов - Афанасьев В.А.
ISBN 5-7035-0318-3
Скачать (прямая ссылка):
При испытаниях на вибропрочность спектральный состав возбуждения может быть установлен по результатам анализа реальной вибрации. В этом случае интенсивность воздействия можно устанавливать по виброускорению явно выраженных масс испытуемого объекта или по приложенному к нему переменному усилию.
Испытание случайной вибрацией
Исследования реальных вибраций различных ЛА показали, что вибрации являются случайными функциями времени. Их статистические характеристики определяются в результате обработки записей реальной вибрации. Целью испытаний является воспроизведение на вибростенде вибрации с заданными статистическими характеристиками в контрольных точках испытуемого объекта. Поскольку в качестве заданных статистических характеристик используются результаты обработки натурной вибрации, испытания случайной вибрацией наиболее точно воспроизводят реальное вибрационное состояние испытуемого изделия.
При организации испытания случайной вибрацией принимают две гипотезы:
1) о нормальности закона распределения случайных вибраций;
2) о локальной стационарности случайных вибраций.
Обоснование первой гипотезы заключается в том, что вибрационное состояние изделия можно рассматривать как суперпозицию различных случайных процессов, порождаемых статистически независимыми источниками. Следует учесть также, что если вибродатчик рас-
87
положен в таком месте конструкции, где проявляются ее фильтруй щие свойства, то закон распределения выходного сигнала этого да*, чика приближается к нормальному.
Вторая гипотеза предполагает, что статистические характеристик* вибрации изменяются достаточно медленно во времени. Это позволяет считать, что некоторые усредненные характеристики, вычисленные в определенном временном интервале, дают адекватное описание виб* рационного состояния на этом отрезке времени.
Свойства вибрации как стационарного централизованного нор* мального процесса полностью определяются в общем случае ковариационной матрицей или ее преобразованием Фурье — матрицей спектральных плотностей. В частотном (скалярном) случае процесс характеризуется корреляционной функцией или спектральной плотностью. Поскольку испытуемые конструкции являются многорезонансными динамическими системами с ярко выраженными частотно-избирательными свойствами, спектральные характеристики (собственные и взаимные спектры) наиболее наглядны и имеют определяющее значение для инженера-испытателя. Режим испытаний случайной вибрацией определяется спектральной плотностью виброускорения, контролируемого в одной точке и в одном направлении, или матрицей спектральных плотностей при анализе векторной вибрации.
Вибрационные испытания в широкой полосе охватывают обычно частотный диапазон в одну-две декады. Случайная узкополосная вибрация возбуждается и исследуется в полосе единиц или десятков герц.
Испытание широкополосной случайной вибрацией. Широкополосные случайные процессы с заданным энергетическим спектром получили широкое распространение в качестве физических моделей реальных вибропроцессов. Описание моделей реальных вибропроцессов в рамках корреляционной теории позволяет характеризовать эквивалентность воспроизводимых и реальных вибраций степенью близости их энергетических спектров. При этом тракт воспроизведения вибрации виброиспытательного комплекса должен обеспечивать воспроизведение в контролируемой точке или в совокупности контролируем мых точек исследуемого объекта механических колебаний с требуе-* мым энергетическим спектром.
Этот метод испытаний предусматривает одновременное возбуждение всех резонансных частот объекта. Схема установки для испытания широкополосной случайной вибрацией приведена на рис 2.24.
Правильному воспроизведению вибрации препятствует искажающее влияние средства возбуждения вибрации. Поэтому перед испытаниями необходимо скорректировать или выровнять амплитудно-частотную характеристику вибростенда. При испытаниях в контрольных точках изделия возбуждаются стационарные случайные
Я8
вибрации. Их числовые характеристики должны быть близки к заданным, которые определяют по результатам натурных испытаний.
Метод испытания широкополосной случайной вибрацией позволяет воспроизвести те числовые вибрационные характеристики условий эксплуатации, которые влияют на надежность испытуемого изделия. За критерий подобия принята спектральная плотность вибрационных ускорений, так как вероятность выхода изделия из строя или нарушения режима его работы возрастает с повышением уровня спектральной плотности вибрации.
г, —
Рис. 2.24. Схема установки для испытания широкополосной случайной вибрацией: 1 - генератор шума; 2 - блок фильтров; 3 - усилитель мощности; 4 - вибровозбудитель; 5 - испытуемое изделие; б - виброизмерительный преобразователь; 7 - виброизмерительная аппаратура; 8 - анализирующее устройство; 9 - регистрирующая аппаратура
Программу испытаний задают в виде графика зависимости спектральной плотности от полос частоты, в которых проводили эти измерения. Эта программа воспроизводится вибростендом в контрольной точке изделия с помощью формирователей энергетического спектра, которые в общем случае представляют собой источник широкополосного случайного сигнала или белого шума и набор регулируемых полосовых фильтров.
