[發(fā)明專利]一種航天器火工沖擊源函數(shù)近場(chǎng)試驗(yàn)峰值修正方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610115536.7
• 申請(qǐng)日: 2016-03-01
• 公開（公告）號(hào): CN105787182B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙欣;韓增堯;鄒元杰;丁繼鋒;鄭世貴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部;中國(guó)長(zhǎng)城工業(yè)集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心11120
• 代理人: 李微微,仇蕾安

1.一種航天器火工沖擊源函數(shù)近場(chǎng)試驗(yàn)峰值修正方法，所述航天器的結(jié)構(gòu)包括振源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及航天器主結(jié)構(gòu)，振源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括火工品結(jié)構(gòu)和連接結(jié)構(gòu)，所述火工品結(jié)構(gòu)通過連接結(jié)構(gòu)安裝在所述航天器主結(jié)構(gòu)上，火工品結(jié)構(gòu)爆炸時(shí)的研究對(duì)象為振源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及航天器主結(jié)構(gòu)中的近場(chǎng)結(jié)構(gòu)；其特征在于，所述方法包括如下步驟：

步驟一、確定航天器的分離面：所述連接結(jié)構(gòu)的級(jí)數(shù)用n表示，火工品結(jié)構(gòu)爆炸后，其中前x級(jí)隨同火工品結(jié)構(gòu)爆炸從航天器主結(jié)構(gòu)中分離，余下的n-x級(jí)保留在航天器主結(jié)構(gòu)中，其中x的取值范圍為1到n；

當(dāng)x＝1到n-1時(shí)，則第x級(jí)與第x+1級(jí)之間的界面為分離面；當(dāng)x＝n時(shí)，則第x級(jí)與航天器之間的界面為分離面；

步驟二、對(duì)所述振源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和近場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元建模，具體為：

S1、建立振源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和近場(chǎng)結(jié)構(gòu)的有限元網(wǎng)格模型；

S2、根據(jù)載荷加載后各個(gè)結(jié)構(gòu)體所表現(xiàn)出來的材料性質(zhì)和變形程度，對(duì)振源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和近場(chǎng)結(jié)構(gòu)中的各個(gè)結(jié)構(gòu)體定義材料本構(gòu)模型；

S3、根據(jù)振源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和近場(chǎng)結(jié)構(gòu)中的各個(gè)結(jié)構(gòu)體的材料屬性，對(duì)結(jié)構(gòu)體定義單元算法；

S4、對(duì)振源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和近場(chǎng)結(jié)構(gòu)有限元模型定義符合實(shí)際的外載荷及邊界約束；

S5、對(duì)振源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和近場(chǎng)結(jié)構(gòu)中的各個(gè)結(jié)構(gòu)體的接觸面定義接觸算法；

步驟三、采用Hydrocodes程序求解步驟二建立的振源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和近場(chǎng)結(jié)構(gòu)有限元模型，在所述分離面處提取力函數(shù)；

步驟四、進(jìn)行火工品爆炸試驗(yàn)，結(jié)合計(jì)算，對(duì)力函數(shù)進(jìn)行修正，具體包括如下步驟：

S01、在近場(chǎng)結(jié)構(gòu)上任意選取一點(diǎn)，作為試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)，在火工品爆炸的載荷加載過程中，測(cè)量所述試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)上的加速度響應(yīng)，獲得沖擊響應(yīng)譜SRS峰值，記為S_PT；將步驟三獲得的力函數(shù)作為初始計(jì)算輸入，記為F(0)，加載到步驟二建立的近場(chǎng)結(jié)構(gòu)有限元模型中對(duì)應(yīng)于所述試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)的位置上，通過計(jì)算，得到該位置處節(jié)點(diǎn)的加速度響應(yīng)沖擊響應(yīng)譜SRS峰值，記為S_PC0；

S02、采用公式(1)得到第i＝1輪修正系數(shù)η(1)：

η(i)=SPTSPC0,i=1SPTSPC(i-1),i=2.......n---(1);]]>

S03、基于該第i＝1輪修正系數(shù)η(1)，根據(jù)公式(2)，獲得下一輪修正的計(jì)算輸入F(1)：

F(i)＝η(i)·F(i-1),i＝1……n；(2)

S04、將F(1)作為第i＝2輪修正的計(jì)算輸入，加載到步驟二建立的近場(chǎng)結(jié)構(gòu)有限元模型中對(duì)應(yīng)于試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)的位置，計(jì)算得到該位置處節(jié)點(diǎn)的沖擊響應(yīng)譜SRS峰值，記為S_PC1；

S05、根據(jù)公式(3)，獲得誤差項(xiàng)ε(i)；

ϵ(i)=20·lgSPC(i)SPT,i=1......n---(3)]]>

S06、判斷是否滿足ε(i)≤N，其中，N為設(shè)定的誤差限；如果滿足，則將第i＝2輪修正的力函數(shù)F(1)輸出，完成修正；

如果不滿足，根據(jù)公式(2)，獲得下一輪修正的計(jì)算輸入F(2)；

S07、將F(2)作為第i＝3輪修正的計(jì)算輸入，加載到步驟二建立的有限元模型中對(duì)應(yīng)于試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)的位置，計(jì)算得到該位置的沖擊響應(yīng)譜SRS峰值S_PC(i-1)后，繼而再根據(jù)公式(3)得到誤差項(xiàng)ε(i)，并判斷是否滿足ε(i)≤N；如果滿足，則將本輪修正的力函數(shù)輸出，完成修正；

如果不滿足，根據(jù)公式(2)，獲得下一輪修正的計(jì)算輸入，繼續(xù)進(jìn)行下一輪修正；以此類推，按照S04至S06的方法，直到滿足誤差項(xiàng)ε(i)≤N，表示力函數(shù)的修正結(jié)果滿足要求，輸出本輪修正的計(jì)算輸入，修正過程終止。