Расчётно-экспериментальные исследования динамических характеристик макета рамы телескопа космического аппарата
Автор: Иголкин А.А., Сафин А.И., Кузнецов А.В.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Информатика, вычислительная техника и управление
Статья в выпуске: 4 т.25, 2024 года.
Бесплатный доступ
В статье представлено расчётно-экспериментальное исследование динамических характеристик макета рамы телескопа космического аппарата. Основное внимание уделено методике проведения вибродинамических испытаний с использованием трёхкомпонентного лазерного виброметра и созданию конечно-элементной модели исследуемого макета. Для анализа динамики конструкции определены основные критерии, такие как модальные параметры, валидация модели и гармонический анализ. Особое внимание уделяется влиянию преобразования экспериментальных данных на точность расчёта критерия модальной достоверности. Исследован макет рамы телескопа, представляющий собой ферменную конструкцию, закреплённую на пружинах. Испытания проводились путём приложения случайного воздействия типа «белый шум». Получены динамические характеристики конструкции, включая собственную частоту колебаний, которая составила 93,7 Гц. Экспериментальные данные сравнивались с результатами конечно-элементного моделирования, показавшими значительное расхождение между ними, особенно в области собственных частот. Это свидетельствует о необходимости корректировки конечно-элементной модели. Рассмотрены различные критерии оценки соответствия расчётных и экспериментальных моделей, такие как координатный критерий модальной достоверности (COMAC), критерий модальной достоверности (MAC), взаимный критерий гарантии (CSAC) и взаимный коэффициент пропорциональности (CSF). Эти критерии помогают оценить степень совпадения форм колебаний и частотных характеристик. Проведён анализ влияния преобразований экспериментальных данных в разные единицы измерения на результаты расчётов этих критериев. Сделан вывод о том, что текущая расчётная модель требует доработки и уточнения параметров для достижения лучшего соответствия с реальностью.
Модальные параметры, конечно-элементная модель, валидация, гармонический анализ, критерии модельной достоверности, амплитудно частотные характеристики
Короткий адрес: https://sciup.org/148330570
IDR: 148330570 | DOI: 10.31772/2712-8970-2024-25-4-423-432
Список литературы Расчётно-экспериментальные исследования динамических характеристик макета рамы телескопа космического аппарата
- Об оценке расходования механического ресурса конструкции российского сегмента Международной космической станции / А. В. Анисимов, Н. Ю. Введенский, А. И. Лиходед и др. // Космонавтика и ракетостроение. 2011. № 1(62). С. 74–79.
- Комаров, И. С. Наземная экспериментальная отработка изделий ракетно-космической техники на ударное воздействие от пиротехнических средств // Труды МАИ. 2013. № 71 [Электронный ресурс]. URL: https://trudymai.ru/upload/iblock/a18/a181f426004cc5762b6e7e87795eb545.pdf?lang=en&issue=71 (дата обращения: 05.09.2024).
- Хатунцева О. Н., Шувалова А. М. О дополнительных «многомасштабных» критериях подобия для экспериментальной отработки изделий аэрокосмической техники // Вестник Москов. авиац. ин-та. 2023. Т. 30, № 1. С. 91–97. DOI: 10.34759/vst-2023-1-91-97.
- Особенности наземной экспериментальной отработки крупногабаритных солнечных батарей / С. А. Захаров, В. И. Кузоро, Н. А. Тестоедов, В. И. Халиманович // Наукоёмкие технологии. 2016. Т. 17, № 7. С. 22–28.
- Введенский Н. Ю., Пустобаев М. В. Анализ отработки космической техники на механические воздействия в США, ЕС и РФ // Вопросы электромеханики. 2012. № 130. С. 19–26.
- 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.
- Межин В. С., Обухов В. В. Сравнительный анализ методов экспериментального подтверждения конечно-элементных моделей конструкции космических аппаратов // Космическая техника и технологии. 2016. № 4(15). С. 14–23.
- Balyakov D. F. Verification of finite-element model spacecraft via test results // Siberian Journal of Science and Technology. 2018. Vol. 19, No. 1. P. 8–16.
- Lieven N. A. J., Waters T. P. The application of high-density measurements to dynamic finite element reconciliation // Proceedings of IMAC 13. 1995. P. 185–192.
- Бесконтактная регистрация и анализ вибрации изделий машиностроения с помощью трёхкомпонентного лазерного виброметра / А. А. Иголкин, А. И. Сафин, Г. М. Макарьянц, Е. В. Шахматов // Прикладная физика. 2013. № 4. С. 49–53.
- Allemang R., Brown D. A correlation coefficient for modal vector analysis // 1st International Modal Analysis Conference. Orlando, USA, 1984.
- Dascotte E., Strobbe J. Updating Finite Element Models Using FRF Correlation Functions // Proceedings of the 17th IMAC Conference. Kissimmee, Florida, 1999. Р. 1169–1174.
- Heylen W., Lammens S., Sas P. Modal analysis theory and testing. М.: Novatest, 2010. 319 p.
- A poly-reference implementation of the least-squares complex frequency-domain estimator / P. Guillaume, P. Verboven, S. Vanlanduit at al. // Proceedings of IMAC 21, the International Modal Analysis Conference, Kissimmee (FL), USA, February 2003.
- Parametric Identification of Transfer Functions in the Frequency Domain – a Survey / R. Pintelon, Guillaume P., Rolain Y. at al. // IEEE Trans. Autom. Control. 1994. Vol. AC-39, No. 11. P. 2245–2260.
