Аннотация
Приведены результаты экспериментального определения собственных частот и форм колебаний тонкостенной цилиндрической оболочки методом удара. Для проведения исследования оболочка вывешивалась на упругих подвесах. Виброускорения оболочки измерялись с помощью однокомпонентных акселерометров. Проведена серия экспериментов с различной установкой датчиков по образующим оболочки. Сигналы с акселерометров регистрировались в системе сбора данных LMS Scadas. Частоты и формы собственных колебаний оболочки определялись на основе взаимного спектрального анализа переходных процессов входного сигнала возбуждения и выходных сигналов с помощью программного обеспечения LMS TestLab. Первичная оценка частот собственных колебаний оболочки выполнялась по максимумам АЧХ и точек смены фаз на 90˚ на ФЧХ. Последующее уточнение этих частот проводилось по усредненным АЧХ и ФЧХ. Для выбранных частот выполнена оценка форм собственных колебаний по критерию модальной достоверности. Проведена вероятностная оценка значений собственных частот, модальной массы и жесткости, коэффициентов затухания цилиндрической оболочки. В исследуемом диапазоне из восьми зарегистрированных максимумов идентифицировано три частоты и соответствующие формы собственных колебаний. Так, максимумам соответствовали частоты 423,3 Гц,425,4 Гц, 700,9 Гц, 715,6 Гц, 971,8 Гц, 977,5 Гц, 983,7 Гц и 985,4 Гц, из которых 425,4 Гц, 977,5 Гц и 985,4 Гц идентифицированы как собственные. Выполненный экспериментальный модальный анализ показал, что предложенная последовательность процедур обработки результатов виброиспытаний является вполне удовлетворительной при идентификации частот и форм собственных колебаний конструкций отсеков летательных аппаратов.
Ключевые слова: метод удара, частоты собственных колебаний, формы собственных колебаний, экспериментальное исследование, LMSTestLab,цилиндрическая оболочка, взаимный спектральный анализ, метод наименьших квадратов
Список литературы
1. Межин В.С., Обухов В.В. Практика применения модальных испытаний для целей верификации конечно-элементных моделей конструкции изделий ракетно-космической техники // Космическая техника и технологии. – 2014. – № 1 (4). – С. 86–91.
2. Ткач В.В. Применение модального анализа в многодисциплинарном исследовании ЖРД // Электронный журнал «Труды МАИ». – 2010. – № 38. – С. 1–10.
3. Бутяга С. Гибридное моделирование и виброанализ в компании Airbus // ANSYS Solutions. Русская редакция. – 2005. – № 1. – С. 18–23.
4. Безмозгий И.М., Софинский А.Н., Чернягин А.Г. Моделирование в задачах вибропрочности конструкций ракетно-космической техники // Космическая техника и технологии. – 2014. – № 3 (6). – С. 71–80.
5. ГОСТ 30630.1.1–99. Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Определение динамических характеристик конструкции. – М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2001. – 25 с.
6. Model 086C02 ICP Impact Hammer. Installation and operating manual: VIB086: manual numbers 19198. – Depew, NY: PCB Piezotronics, 2007. – 13 p.
7. Хайретдинов В.У., Саратов А.Ю. Вибродинамические испытания привода СУЗ с ДПШ в натурных и стендовых условиях // Материалы 16-й научно-технической конференции молодых специалистов ОКБ «Гидропресс» по ядерным энергетическим установкам. – Подольск, 2014. – С. 138–152.
8. Добрынин С.А., Фельдман М.С., Фирсов Г.И. Методы автоматизированного исследования вибрации машин: справочник. – М.: Машиностроение, 1987. – 224 с.
9. Бендат Дж., Пирсол А. Применения корреляционного и спектрального анализа: пер. с англ. – М.: Мир, 1983. – 312 с.
10. Application of a fast-stabilizing frequency domain parameter estimation method / H. Auweraer van der, P. Guillaume, P. Verboven, S. Vanlandui // Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control. – 2001. – Vol. 123, N 4. – P. 651–658.
11. Parameter estimation techniques for modal analysis / D. Brown, R. Allemang, R. Zimmerman, M. Mergeay. – Warrendale, PA: SAE International, 1979. – 19 p. – (SAE technical papers; N 790221).
12. Randall R.B. Frequency analysis. – Naerum: Brüel & Kjaer, 1987. – 344 p.
13. Hautsch N., Okhrin O., Ristig A. Efficient iterative maximum likelihood estimation of high-parameterized time series models. – Berlin: Humboldt University, 2014. – 34 p. – (SFB 649 Discussion Paper; 2014-010).
14. A poly-reference implementation of the least-squares complex frequency-domain estimator / P. Guillaume, P. Verboven, S. Vanlanduit, H. Van der Auweraer, B. Peeters // Proceedings of IMAC 21, the International Modal Analysis Conference, Kissimmee (FL), USA, February 2003. – Kissimmee, FL, 2003. – P. 9.
15. Хейлен В., Ламменс С., Сас П. Модальный анализ: теория и испытания. – М.: Новатест, 2010. – 319 с.
