【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境工程领域，具体涉及一种航空装备结构的振动环境预测方法。
技术介绍
1、结构振动是一种常见的力学现象，有害的振动会加剧磨损、造成变形或断裂，严重影响产品的正常使用。因此，准确预测结构的振动响应非常必要。
2、预测结构的振动响应，工程上通常采用仿真法和试验法。仿真法的优点是可以获取结构的全局响应；不足之处在于当结构比较大或复杂时，对硬件的算力要求非常高，计算会消耗极大的时间和人力成本。采用试验法测量结构响应，优点在于相比于仿真法的响应的精度更高，不足之处在于对传感器的数量和设置位置有严格要求，难以获得结构全局响应或特殊位置(结构形状突变处或不可达处)的响应。综上，有必要发展一种综合以上两种方法优点的振动响应预测方法。
3、对于仿真法和试验法来说，振动预测的本质是根据已知点的振动响应，乘以频响函数来计算未知点的振动响应。频响函数是物理结构振动在数学域上的反映，由于结构不同区域的振动特性不同，因此测点之间的频响函数也不同。为提高计算效率，工程上一般将所有测点划分为有限个区域，每个区域内的测点的频响函数特性最接近，不同区域的测点的频响函数差别最大。但是，目前结构振动分区方法较为粗糙，仅根据结构的物理特征分区，并未考虑测点频响函数特性的相似性。
技术实现思路
1、为了解决上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种航空装备结构的振动环境预测方法，能够对航空装备结构的振动环境进行预测。其首先对结构的平面区域通过实测数据进行分区，之后再结合有限元仿真在
2、具体地，本专利技术提供一种航空装备结构的振动环境预测方法，其包括以下步骤：
3、s1、测量已知振动点的振动响应：将某航空装备结构平面定义为区域a，其中p点为结构上的已知振动点，当某结构承受外界激励t时，测量p点的振动响应v(p)；
4、s2、确定路径l1的分界点：以p点为起始点，在区域a内沿路径l1按照一定步长依次测量路径l1上某点的振动响应，并依次计算各个测量点与p点两者振动响应的功率谱密度曲线的相似度；在路径l1上确定一参考测量点p1作为路径l1的分界点，其中，
5、p1点的振动响应v(p1)与p点的振动响应v(p)的功率谱密度曲线的相似度处于相似度阈值内且p1点的下一点p1’的振动响应v(p1’)与p点的振动响应v(p)的功率谱密度曲线的相似度处于相似度阈值外；
6、s3、对结构平面的区域进行分区：首先以p点为起始点，在区域a依次设定不同的路径l2～ln，重复步骤s2，依次获得路径l2～ln对应的分界点p2～pn，之后依次联接多条路径的分界点p1～pn，形成封闭区域，作为区域a的第一分区；
7、之后在第一分区外的其他区域，重复步骤s1至步骤s3，将区域a划为多个独立的分区，完成对结构平面的区域a的分区；
8、s4、构建每个分区内已知振动点至指定待测点的频响函数：对任意分区内的指定待测点m，在任意激励下采用有限元仿真计算指定待测点m的振动响应的功率谱密度psdv(m)，并求解已知振动点p点至指定待测点m的频响函数h(p，m)，计算公式如下：
9、h(p，m)＝psdv(m)/psdv(p)
10、其中，h(p，m)为已知振动点p点至指定待测点m的频响函数，psdv(m)为已知振动点p点振动响应的功率谱密度，psdv(m)为指定待测点m振动响应的功率谱密度；
11、s5、求解每个分区内指定待测点的振动响应：求解指定待测点m在不同激励下的振动响应v(m)，计算公式如下：
12、v(m)＝v(p)*h(p，m)
13、其中，v(m)为某一激励下指定待测点m的振动响应，v(p)为某一激励下已知振动点p的振动响应；
14、s6、依次求解每个分区内多个指定待测点的振动响应：重复步骤s4-s5依次计算每个分区内多个指定待测点的振动响应。
15、优选地，步骤s2中所有测量点的功率谱密度曲线的频率带宽相同。
16、优选地，所述的功率谱密度曲线为振动加速度在单位频率带宽的极限均方值。
17、优选地，相似度处于相似度阈值内指两条功率谱密度曲线在相同频率点处的功率谱密度的比值均处于预定的相似度阈值内。
18、优选地，所述的频响函数指当结构为定常线性系统时，系统振动响应与激励的之比。
19、优选地，步骤s4中已知振动点p点振动响应的功率谱密度通过有限元仿真或者测量获得。
20、优选地，步骤s6具体包括以下子步骤：
21、s61、在每一个分区内分别求解已知振动点振动响应的功率谱密度；
22、s62、在一个分区内分别构建已知振动点至每一个指定待测点的频响函数；
23、s63、在一个分区内分别求解每一个指定待测点不同激励下的振动响应；
24、s64、在每一个分区内重复步骤s61-s63。
25、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
26、(1)本专利技术的航空装备结构的振动环境预测方法，首先对结构的平面区域通过实测数据进行分区，之后再结合有限元仿真在每一个分区内构建已知振动点至每一个指定待测点的频响函数，并通过构建的频响函数求解每一个指定待测点不同激励下的振动响应，将实测分区与仿真计算结合既克服了全部仿真计算的大工作量缺陷，又能够保证计算指定待测点不同激励下的振动响应的准确度。
27、(2)本专利技术提出的测点分区方法，采用测定响应的功率谱密度曲线的相似度作为分区指标，相比与传统的基于物理结构的分区方法更加科学合理，有利于实现振动环境的精确预测。
28、(2)本专利技术提出的振动混合预测方法，以结构响应的实测数据为基础进行分区，综合了有限元仿真和频响函数分析等技术的优点，计算效率高，且预测结果更加精确。
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1.一种航空装备结构的振动环境预测方法，其特征在于：其包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的航空装备结构的振动环境预测方法，其特征在于：步骤S2中所有测量点的功率谱密度曲线的频率带宽相同。
3.根据权利要求1所述的航空装备结构的振动环境预测方法，其特征在于：所述的功率谱密度曲线为振动加速度在单位频率带宽的极限均方值。
4.根据权利要求1所述的航空装备结构的振动环境预测方法，其特征在于：相似度处于相似度阈值内指两条功率谱密度曲线在相同频率点处的功率谱密度的比值均处于预定的相似度阈值内。
5.根据权利要求1所述的航空装备结构的振动环境预测方法，其特征在于：所述的频响函数指当结构为定常线性系统时，系统振动响应与激励的之比。
6.根据权利要求1所述的航空装备结构的振动环境预测方法，其特征在于：步骤S4中已知振动点P点振动响应的功率谱密度通过有限元仿真或者测量获得。
7.根据权利要求1所述的航空装备结构的振动环境预测方法，其特征在于：步骤S6具体包括以下子步骤：
【技术特征摘要】
1.一种航空装备结构的振动环境预测方法，其特征在于：其包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的航空装备结构的振动环境预测方法，其特征在于：步骤s2中所有测量点的功率谱密度曲线的频率带宽相同。
3.根据权利要求1所述的航空装备结构的振动环境预测方法，其特征在于：所述的功率谱密度曲线为振动加速度在单位频率带宽的极限均方值。
4.根据权利要求1所述的航空装备结构的振动环境预测方法，其特征在于：相似度处于相似度阈值内指两条功率谱密度曲线在...
【专利技术属性】
技术研发人员：申加康，薛楠，彭霄婧，徐俊，张建军，蔡良续，李敏伟，
申请(专利权)人：中国航空综合技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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