基于加速度等效的多軸振動試驗條件裁剪方法技術

本發(fā)明專利技術提供了一種基于加速度等效的多軸振動試驗條件裁剪方法包括：將單軸振動中每個方向上試驗條件施加到多軸振動對應方向上，根據(jù)裁剪原則，改變多軸振動每個方向上的試驗條件，得到多軸同時振動時的試驗條件；確定關鍵點，提取所述關鍵點在每個單軸振動時對應方向的加速度響應均方根值與多軸同時振動時該所述關鍵點處的每個方向加速度響應均方根值，根據(jù)試驗件，計算多軸同時振動時每個方向的梯形控制譜裁減系數(shù)，分別按照求解出的梯形控制譜裁減系數(shù)進行剪裁，得到基于加速度等效的新控制譜。本發(fā)明專利技術在多軸同時振動情況下將振動控制譜進行等效裁剪，避免因多軸同時施加載荷引起試件應力過大的現(xiàn)象，避免過試驗的發(fā)生，保證了試驗的順利完成。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及振動試驗，具體地，涉及一種基于加速度等效的多軸振動試驗條件裁剪方法。
技術介紹
多軸多激勵振動試驗技術是一種多個方向同時施加振動的振動試驗技術。由于試驗條件的改變，如果多軸振動時每個方向同時施加單軸振動的試驗載荷，會造成試驗產(chǎn)品上載荷過大，引起過試驗甚至會造成產(chǎn)品的破壞，需要重新制定多軸振動試驗條件。由于振動試驗中的主要參數(shù)是關鍵點，即產(chǎn)品上關鍵部位的加速度響應，為保證多軸振動時每個方向的響應與單軸分別施加時的響應相同，以單軸振動試驗條件為基準，設計了基于加速度等效的多軸振動試驗條件裁剪方法。
技術實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本專利技術的目的是提供一種基于加速度等效的多軸振動試驗條件裁剪方法，本專利技術適用于單軸振動試驗條件已知的情況下，基于等效情況下多軸振動試驗條件的制定。根據(jù)本專利技術提供的基于加速度等效的多軸振動試驗條件裁剪方法，包括如下步驟：步驟S1：將單軸振動中每個方向上試驗條件施加到多軸振動對應方向上，根據(jù)裁剪原則，改變多軸振動每個方向上的試驗條件，得到多軸振動時的試驗條件；步驟S2：保持振動控制譜為梯形譜不變的裁剪原則，改變多軸振動每個方向上的振動均方根值大小；步驟S3：確定關鍵點，提取所述關鍵點在每個單軸振動時對應方向的加速度響應均方根值與多軸同時振動時該所述關鍵點處的每個方向加速度響應均方根值，根據(jù)試驗件，計算多軸同時振動時每個方向的梯形控制譜裁減系數(shù)，分別按照求解出的梯形控制譜裁減系數(shù)進行剪裁，得到基于加速度等效的新控制譜。優(yōu)選地，所述裁剪原則，具體為保持振動控制譜的掃頻范圍和各拐點的頻率值不變，同時保持對數(shù)功率譜密度曲線中斜線段的斜率不變。優(yōu)選地，所述步驟S3包括如下步驟：步驟S301：確定關鍵點，提取所述關鍵點在三個單軸振動時對應方向的加速度響應均方根值與三軸同時振動時該關鍵點處的三個方向加速度響應均方根值；步驟S302：設三軸振動時三個方向的加速度梯形控制譜剪裁系數(shù)分別為t1、t2、t3，將其作為控制變量，控制目標函數(shù)的值最小，搜索出最優(yōu)加速度梯形控制譜剪裁系數(shù)為t1*、t2*、t3*；其中，為三軸同時振動時X向的加速度均方根值變量，為三軸同時振動時Y向的加速度均方根值變量，為三軸同時振動時Z向的加速度均方根值變量；X軸單軸振動時X向的加速度均方根值為Y軸單軸振動時Y向的加速度均方根值為Z軸單軸振動時Z向的加速度均方根值為步驟S303：將三軸振動時三個方向的振動控制譜分別按照求解出的出最優(yōu)加速度梯形控制譜剪裁系數(shù)進行剪裁，得到基于加速度等效的新控制譜。優(yōu)選地，所述控制目標函數(shù)的值最小的具體過程如下：步驟A1：設置變量，令X向控制譜裁減系數(shù)為t1，Y向控制譜裁減系數(shù)為t2，設置Z向控制譜裁減系數(shù)為t3。并設置初始值t1＝t2＝t3＝0.4；步驟A2：通過ansys仿真軟件，建立試件模型，提取控制點處的多軸白噪聲響應，利用式(1)，反求t1、t2、t3對應數(shù)值時的載荷譜；Sxx(ω)000Syy(ω)000Szz(ω)=SXXO(ω)SYXO(ω)SZXO(ω)SXYO(ω)SYYO(ω)SZYO(ω)SXZO(ω)SYZO(ω)SZZO(ω)-1SXX(ω)SYX(ω)SZX(ω)SXY(ω)SYY(ω)SZY(ω)SXZ(ω)SXZ(ω)SZZ(ω)---(1)]]>式中：Sxx(ω)、Syy(ω)、Szz(ω)分別為X、Y、Z向的基礎加速度激勵自功率譜密度函數(shù)，即所求的載荷譜；SORS(ω)其中R，S＝X，Y，Z，表示三軸同時施加白噪聲激勵時，R方向白噪聲激勵產(chǎn)生的S方向的加速度響應功率譜密度函數(shù)；SRS(ω)(R,S＝X,Y,Z)為R向激勵對S向的加速度響應功率譜密度函數(shù)，并有SX(ω)＝SXX(ω)+SXY(ω)+SXZ(ω)，SY(ω)＝SYX(ω)+SYY(ω)+SYZ(ω)，SZ(ω)＝SZX(ω)+SZY(ω)+SZZ(ω)；SX(ω)、SY(ω)、SZ(ω)分別為關鍵點處的X、Y、Z方向加速度響應；步驟A3：通過ansys仿真軟件提取關鍵點處的多軸白噪聲響應，結合步驟2中反求的載荷譜，通過matlab仿真求解多軸振動時關鍵點處的每個軸向的加速度功率譜密度函數(shù)以及每個軸向的加速度響應均方根值；步驟A4：設置變量t1、t2、t3增量為0.01，使變量t1、t2、t3可在0.4-1范圍內(nèi)變動；步驟A5：建立循環(huán)，通過步驟A2和步驟A3計算變量t1、t2、t3在0.4-1范圍內(nèi)變動時關鍵點的每個軸向加速度響應均方根值的集合；步驟A6：控制目標函數(shù)在所述關鍵點的每個軸向加速度響應均方根值的集合搜索最優(yōu)解，得到相應的最優(yōu)加速度梯形控制譜剪裁系數(shù)t1*、t2*、t3*。與現(xiàn)有技術相比，本專利技術具有如下的有益效果：1、本專利技術在保持輸出梯形譜掃頻范圍以及各拐點的頻率值不變，同時保持對數(shù)功率譜密度曲線中斜線段的斜率也不變，改變輸出梯形譜的直線段的值，從而實現(xiàn)對控制譜整體的縮減；2、本專利技術在多軸同時振動情況下將振動控制譜進行等效裁剪，避免因多軸同時施加載荷引起試件應力過大的現(xiàn)象，避免過試驗的發(fā)生，保證了試驗的順利完成。附圖說明通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本專利技術的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：圖1為本專利技術多軸振動與單軸振動試驗條件等效裁剪方法對應的一種梯形譜；圖2為梯形譜加速度均方根值計算圖；圖3為本專利技術的步驟流程圖。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本專利技術，但不以任何形式限制本專利技術。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本專利技術構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本專利技術的保護范圍。如圖1所示，其中，ωa為頻率f＝20Hz處對應的加速度功率譜密度值，ωb為f＝80Hz處對應的加速度功率譜密度值，ω1為頻率f＝350Hz處對應的加速度功率譜密度值，ω2為頻率f＝2000Hz處對應的加速度功率譜密度值。其中，關鍵點為試驗產(chǎn)品上所關心的關鍵部位，如電子元器件等，這些部位由于結構原因通常不能用來做控制點；控制點是試驗產(chǎn)品上作為試驗曲線控制的點，試驗中控制點輸出加速度響本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種基于加速度等效的多軸振動試驗條件裁剪方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟S1：將單軸振動中每個方向上試驗條件施加到多軸振動對應方向上，根據(jù)裁剪原則，改變多軸振動每個方向上的試驗條件，得到多軸振動時的試驗條件；步驟S2：保持振動控制譜為梯形譜不變的裁剪原則，改變多軸振動每個方向上的振動均方根值大??；步驟S3：確定關鍵點，提取所述關鍵點在每個單軸振動時對應方向的加速度響應均方根值與多軸同時振動時該所述關鍵點處的每個方向加速度響應均方根值，根據(jù)試驗件，計算多軸同時振動時每個方向的梯形控制譜裁減系數(shù)，分別按照求解出的梯形控制譜裁減系數(shù)進行剪裁，得到基于加速度等效的新控制譜。

【技術特征摘要】
1.一種基于加速度等效的多軸振動試驗條件裁剪方法，其特征在于，包括如下步
驟：
步驟S1：將單軸振動中每個方向上試驗條件施加到多軸振動對應方向上，根據(jù)裁剪
原則，改變多軸振動每個方向上的試驗條件，得到多軸振動時的試驗條件；
步驟S2：保持振動控制譜為梯形譜不變的裁剪原則，改變多軸振動每個方向上的振
動均方根值大??；
步驟S3：確定關鍵點，提取所述關鍵點在每個單軸振動時對應方向的加速度響應均
方根值與多軸同時振動時該所述關鍵點處的每個方向加速度響應均方根值，根據(jù)試驗件，
計算多軸同時振動時每個方向的梯形控制譜裁減系數(shù)，分別按照求解出的梯形控制譜裁
減系數(shù)進行剪裁，得到基于加速度等效的新控制譜。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于加速度等效的多軸振動試驗條件裁剪方法，其特征
在于，所述裁剪原則，具體為保持振動控制譜的掃頻范圍和各拐點的頻率值不變，同時
保持對數(shù)功率譜密度曲線中斜線段的斜率不變。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于加速度等效的多軸振動試驗條件裁剪方法，其特征
在于，所述步驟S3包括如下步驟：
步驟S301：確定關鍵點，提取所述關鍵點在三個單軸振動時對應方向的加速度響應
均方根值與三軸同時振動時該關鍵點處的三個方向加速度響應均方根值；
步驟S302：設三軸振動時三個方向的加速度梯形控制譜剪裁系數(shù)分別為t1、t2、
t3，將其作為控制變量，控制目標函數(shù)的值最小，
搜索出最優(yōu)加速度梯形控制譜剪裁系數(shù)為t1*、t2*、t3*；
其中，為三軸同時振動時X向的加速度均方根值變量，為三軸同時振動時Y
向的加速度均方根值變量，為三軸同時振動時Z向的加速度均方根值變量；，X軸單
軸振動時X向的加速度均方根值為Y軸單軸振動時Y向的加速度均方根值為Z
軸單軸振動時Z向的加速度均方根值為步驟S303：將三軸振動時三個方向的振動控制譜分別按照求解出的出最優(yōu)加速度梯
形控制譜剪裁系數(shù)進行剪裁，得到基于加速度等效的新控制譜。
4.根據(jù)權利要求3所述的基于加速度等效的多軸振動試驗條件裁剪方法，其特征

\t在于，所述控制目標函數(shù)的值最小的具體過程如下：
步驟A1：設置變量，令X向控制譜裁減系數(shù)為t1，Y向控制譜裁減系數(shù)為t2，設
置Z向控制譜裁減系數(shù)為t3...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：王國順，張艷，李偉明，王金明，王肇喜，李中權，別亞星，蔡瓊，曹玲玲，梁山，
申請(專利權)人：上海航天精密機械研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31