Экспериментальная отработка космических летательных аппаратов - Афанасьев В.А.
ISBN 5-7035-0318-3
Скачать (прямая ссылка):
Испытание узкополосной случайной вибрацией. Режим меняющейся узкополосной случайной вибрации является промежуточным между режимом широкополосной случайной вибрации и режимом с изменяющимся синусоидальным сигналом. Метод основан на замене возбуждения широкополосной плотности малого ускорения возбуждением узкополосной плотности большого ускорения, медленно изменяющейся на некотором участке частотного диапазона.
При правильной регулировке метод обеспечивает то же число наиболее важных ускорений на заданном уровне, что и метод широкопо-
89
лосной вибрации. Для воспроизведения условий резонанса и нагруже-ния испытуемого образца узкополосная вибрация должна обладать те* ми же характеристиками, что и широкополосная. Необходимо также, чтобы число изменений знака ускорения для любого увеличения уровня напряжения было тем же.
Этот метод имеет следующие преимущества:
1) возможность получения значительных уровней нагрузки с помощью менее мощного оборудования;
2) возможность применения более простой аппаратуры управления и, следовательно, использования менее квалифицированного персонала
Основными задачами являются определение закона изменения средней частоты во времени и закона изменения вибрации в зависимости от частоты. При определении этих законов основываются на эквивалентности испытаний узко- и широкополосной случайной вибрацией. Такая эквивалентность, например, установлена при испытаниях на усталостную прочность, при которых требуется идентичность распределения максимумов и минимумов нагрузки при узко- и широкополосной вибрации. Идентичность имеет место в том случае, когда средняя частота / изменяется по логарифмическому закону, а среднеквадратичное значение виброускорения пропорционально квадратному корню частоты ^1/. Для удобства назначения режима испытаний вводят параметр у, который называется градиентом ускорения:
(2.51)
где ау — среднеквадратичное значение виброперегрузки (по ускоре-нию в единицах # = 9,81 м с" ) при узкополосном возбуждении. Если С7у должно быть пропорционально V/, то градиент ускорения при испытаниях на узкополосную вибрацию — постоянная величина.
Время испытаний при логарифмическом изменении частоты определяется как
Гу= 20РГш1п^, (2.52)
где ?у и ?ш — время проведения испытаний при узко- и широполос-ной вибрации; р — масштабный коэффициент; /в и/н — соответственно высшая и низшая частоты диапазона, в котором производится сканирование. Для воспроизведения условий широкополосной вибрации с равномерной спектральной плотностью $о в полосе частот /в и /н (рис 2.25) градиент ускорения вычисляется по формуле
90
У=Я V—, (2.53)
^*ср
где кср — средний коэффициент передачи вибросистемы;
СР сов- со^ч I 'I
Н0(р) — ее передаточная функция.
рис. 2.25. Спектральные плотности узкополосной и широкополосной вибрации (а) и схема установки (б):
1 - привод сканирования частоты;
2 - виброметрическая аппаратура; 3 - датчик; 4 - испытуемое изделие; 5 ~ вибровозбудитель; б - усилитель
мощности; 7 - автоматический регулятор усиления; 8 - сопровождающий фильтр; 9 - генератор белого шума
Из выражений (2.52) и (2.53) видно, что режим испытания узкополосной вибрацией определяется коэффициентами р и Коэффициент ц может изменяться от 1.14 (при простых испытаниях) до 3,3 (при ускоренных испытаниях).
Коэффициент р изменяется соответственно в пределах 0,65 — 0,025.
На рис 2.25,а показаны спектральные плотности узкополосных и широкополосных вибраций. Наклон штриховой линии а), определяющий скорость нарастания спектральной плотности при изменении средней частоты /, равен квадрату градиента ускорения.
Важной особенностью таких испытаний является возможность автоматического регулирования уровня вибрационных нагрузок (рис. 2.25,6).
Узкополосный случайный процесс с переменной по времени центральной частотой / получается с помощью генератора белого шума и сопровождающего фильтра, центральная частота которого изменяется приводом сканирования частоты (ПСЧ). Скорость вращения ПСЧ ре-
91
гулируется в широких пределах. Среднеквадратичное значение узкопщ лосных вибраций на выходе вибросистемы стабилизируется с помощью системы автоматической регулировки усиления (АРУ). Сигнал обратной связи АРУ поступает с выхода виброметрической аппаратуры (ВА). | Приращению среднеквадратичного значения сигнала, пропорцио^ нальному соответствует в логарифмическом масштабе наклон 3 дВ( на октаву. Поэтому на выходе ВА (перед входом АРУ) включается фильтр, имеющий затухание 3 дБ на октаву. Это и обеспечивает постоянство градиента ускорения при сканировании средней частоты.
Испытание реальной вибрацией
Под испытанием реальной вибрацией понимают воспроизведение на выходе вибросистемы, состоящей из вибростенда н испытуемого изделия, мгновенных значений параметров вибропроцессов, записанных в натурных условиях на один из носителей информации. Такие испытания проводят, когда при нормальной эксплуатации на исследуемую конструкцию воздействуют существенно нестационарные процессы, которые не удовлетворяют гипотезе локальной стационарности. Схема установки для испытания реальной вибрацией представлена на рис. 2.26.
