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振 动 与 冲 击 第27卷第4期 JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK 力控振动试验与过试验现象分析 周 莹 ，宋汉文 (复旦大学 力学与工程科学系 200433) 摘 要：传统的卫星加速度控制试验是根据特定的加速度规范，测量并控制振动台台面的加速度，由这种试验方 法做出的估计往往过于保守，会在试件结构的固有频率处产生过试验现象，对结构造成过响应的危害。力控试验是测量 并控制卫星结构与振动台台面之间的界面力，这种试验方法能够有效地改善由加速度控制试验造成的过试验现象。本文 在传统加速度控制试验产生过试验的原因和力控试验方法的过试验补偿原理的分析的基础上，进一步提出了双控试验这 一 方法，即同时测量并控制界面力与台而加速度，并且可以更好地模拟真实发射过程中的卫星结构的动力学环境。本文 通过数值仿真算例，验证了力控试验对过试验现象具有明显的改善效果，以及双控试验是最为理想的卫星动力学环境试 验方法。为力控和双控试验方法真正应用于我国卫星动力学振动试验提供了理论依据。 关键词：过试验；力控试验；双控试验 中图分类号：032；Vl 文献标识码：A 动力学环境试验的目的是验证卫星结构设计方案 一 步提出了双控试验这一方法，即同时测量并控制界 和计算模型的正确性。首先，需要根据环境所预示的 面力与台面加速度，并且可以更好地模拟真实发射过 结果来确定环境试验的条件。其次，根据试验的设备 程中的卫星结构的动力学环境。本文通过数值仿真算 条件和能力，选定最有效和可行的试验方法。最理想 例，验证了力控试验对过试验现象具有明显的改善效 的情况是，所采用的试验方法能够再现航天器的真实 果，以及双控试验是最为理想的卫星动力学环境试验 动力学环境。但由于技术和经济等方面原因，这一点 方法。为力控和双控试验方法真正应用于我国卫星动 是很难做到的。因此，传统的振动试验中所采用的加 力学振动试验提供了理论依据。 速度鉴定级是对于原始实验数据包络之后得到的加速 1 过试验原理分析 度规范谱¨J。由于真实数据中的某些区域会被包络， 所以某些区域试验条件会高出原有数量级的几十倍， 以日U明辽试验，即所谓明侏．寸试验 ，王要是预测甄 导致卫星结构在这些区域产生严重的过响应，从而使 据包络的余量产生的。然而)JU速度试验会导致严重不 得本已满足要求的结构无法通过试验 。力控试验方 合理的过试验现象，其主要原因是制定加速度规范时， 法是指在试验时，根据制定得到的力谱规范测量并且 采用了加速度三折线包络的方法来产生振动试验谱， 控制试件与台面之间的界面力，理论和试验证明，在试 而不是数据包络的余量所产生的过试验 。 件的固有频率处，力控振动试验可以明显地改善因加 将振动台台面看成一个刚体，卫星结构固定在振动台 速度包络控制导致的严重过试验现象。对此，国内外 上，进行星台大系统建模，系统动力学模型就可以表达为： 已进行了一些研究 J。为了更好的模拟航天器的真 实动力学环境，航天技术先进的国家正在逐步应用双 【 ]{ ：) 【cC ss Cc sb ] X s) 控试验技术，即同时测量和控制振动台台面加速度和 测试与台面间的界面力，它能够使振动台试验环境更 【 Kss挑 ) ㈩ 接近卫星发射环境下的载荷条件。目前，力控和双控 式中：下标 代表卫星结构，b代表振动台台面。在此 试验在我国的卫星振动试验中尚未得到