譜帶基線

直升機(jī)平臺(tái)的正弦加隨機(jī)振動(dòng)譜線無(wú)法直接做為邊界條件施加在有限元模型上，必須轉(zhuǎn)化為仿真軟件可用的譜線。傳統(tǒng)的正弦加隨機(jī)譜線轉(zhuǎn)化為窄帶加寬帶譜線的方法及其轉(zhuǎn)化公式，即分離為純正弦譜線和純隨機(jī)譜線的方法，以及基于振動(dòng)試驗(yàn)的一種新的轉(zhuǎn)化為窄帶加寬帶譜線方法，最后以某PCB板組件為例在NX Nastran中進(jìn)行了對(duì)比仿真分析。結(jié)果表明，3種轉(zhuǎn)化方法中基于試驗(yàn)的轉(zhuǎn)化方法最為嚴(yán)酷，分離為純正弦與純隨機(jī)方法次之，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)化方法響應(yīng)最小。

近年來(lái)，隨著直升機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，越來(lái)越多的電子設(shè)備被加裝到直升機(jī)平臺(tái)，這些設(shè)備在直升機(jī)平臺(tái)上工作時(shí)的振動(dòng)問(wèn)題也越來(lái)越受關(guān)注，另一方面，由于電子設(shè)備研發(fā)周期越來(lái)越短，需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在研發(fā)階段進(jìn)行詳細(xì)的強(qiáng)度論證計(jì)算，盡可能一次性通過(guò)振動(dòng)試驗(yàn)，這對(duì)設(shè)計(jì)師提出了很高的要求。隨著電子設(shè)備結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，傳統(tǒng)的手工計(jì)算和依據(jù)經(jīng)驗(yàn)校核的精度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求，需要借助于有限元分析軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)校核設(shè)計(jì)。因此，研究直升機(jī)載設(shè)備振動(dòng)條件在有限元仿真軟件中的處理方法就顯得尤為重要。

針對(duì)直升機(jī)振動(dòng)譜線的特點(diǎn)，本文介紹了傳統(tǒng)的將正弦加隨機(jī)譜轉(zhuǎn)化為純隨機(jī)譜的方法，并提出了2種新的將正弦加隨機(jī)譜轉(zhuǎn)化為仿真軟件可直接應(yīng)用譜線的方法。最后以某直升機(jī)譜線為例，運(yùn)用NX Nastran軟件對(duì)某PCB板組件進(jìn)行響應(yīng)仿真分析，得到了3種處理方法的位移和應(yīng)力響應(yīng)結(jié)果，并作了對(duì)比分析。

譜帶基線振動(dòng)環(huán)境特點(diǎn)

直升機(jī)平臺(tái)振動(dòng)特性是在低水平寬帶隨機(jī)振動(dòng)背景上疊加很強(qiáng)的主導(dǎo)正弦。主導(dǎo)正弦是由旋轉(zhuǎn)器件(主要是旋翼、尾槳和發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)軸等)產(chǎn)生的，這些振源的振動(dòng)頻率相對(duì)較低，一般為KW(W為旋翼或尾槳的工作轉(zhuǎn)速頻率，K為槳葉的片數(shù))及其各階倍頻(一般只取前4階，忽略高階分量)。寬帶隨機(jī)背景是由于氣動(dòng)流場(chǎng)噪音等因素引起的。直升機(jī)的振動(dòng)環(huán)境大致可以劃分為3個(gè)影響區(qū)：機(jī)身前半部主要為主旋翼振動(dòng)影響區(qū)：主減、傳動(dòng)及發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)附近主要為動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)影響區(qū)；尾梁及垂尾附近主要為尾槳影響區(qū)。由于3個(gè)區(qū)域的振動(dòng)譜線相似，后面以主旋翼振動(dòng)影響區(qū)為例進(jìn)行分析。

譜帶基線SOR型振動(dòng)譜線在有限元軟件中的處理

當(dāng)前的主流商用有限元分析軟件(如ANSYS,NASTRAN等)動(dòng)力學(xué)分析包含模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析、譜分析、隨機(jī)振動(dòng)分析和瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析等模塊。對(duì)于直升機(jī)平臺(tái)SOR型振動(dòng)譜線，正弦定頻振動(dòng)屬于諧響應(yīng)范疇，寬帶隨機(jī)屬于隨機(jī)振動(dòng)范疇，但目前尚沒(méi)有能夠處理這種混合振動(dòng)模式的模塊，譜線無(wú)法同時(shí)施加在有限元模型上。對(duì)此，需要采用近似簡(jiǎn)化的方法，將SOR譜線轉(zhuǎn)化成有限元模型可接受的邊界條件。

譜帶基線基于試驗(yàn)的SOR譜轉(zhuǎn)化為ROR譜方法

設(shè)備最終需要通過(guò)振動(dòng)試驗(yàn)來(lái)鑒定是否滿足安裝平臺(tái)的抗振要求。振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)對(duì)SOR譜線的實(shí)現(xiàn)，目前國(guó)內(nèi)外通用的試驗(yàn)控制算法如下：先從通過(guò)加速度傳感器獲得的正弦加隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)信號(hào)中分離出正弦信號(hào)的幅頻及隨機(jī)信號(hào);再分別根據(jù)正弦振動(dòng)試驗(yàn)及隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)控制算法進(jìn)行均衡控制;均衡后獲得的激勵(lì)信號(hào)根據(jù)線性疊加原理重疊輸出，通過(guò)功率放大器驅(qū)動(dòng)振動(dòng)臺(tái)工作，如此往復(fù)，進(jìn)行閉環(huán)控制。

正弦定頻信號(hào)理論上具有零帶寬，在振動(dòng)控制器中正弦實(shí)際寬度總是與數(shù)據(jù)分析的頻率分辨帶寬相同，而幅值隨著分析帶寬的變窄而增大。設(shè)定振動(dòng)控制器的分析帶寬后，在PSD譜圖上，正弦信號(hào)表現(xiàn)為寬度等于分析帶寬的窄帶信號(hào)。2100433B