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1、第30卷第5期航天器環(huán)境工程2013年10月SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERING473基于不完整正弦基礎(chǔ)激勵響應(yīng)數(shù)據(jù)的模型修正方法1213秦玉靈，韓增堯，鄒元杰，王建民（1.北京空間飛行器總體設(shè)計部，北京100094；2.中國空間技術(shù)研究院，北京100094；3.北京強度環(huán)境研究所，北京100076）摘要：文章直接應(yīng)用航天器正弦振動試驗所獲取的結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性響應(yīng)數(shù)據(jù)，開展了模型修正方法的研究。在試驗數(shù)據(jù)不完整時，需進行模型縮聚。首先對比分析了Guyan縮聚和IRS縮聚方法的優(yōu)缺點和適用范圍；然后以縮聚后模型為
2、基礎(chǔ)，推導(dǎo)了基于基礎(chǔ)激勵響應(yīng)數(shù)據(jù)的模型修正方法；最后以GARTEUR桁架結(jié)構(gòu)的不完整的基礎(chǔ)激勵試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對歸一化的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行修正。結(jié)果表明：IRS縮聚模型修正后對模態(tài)頻率具有良好的復(fù)現(xiàn)能力和預(yù)示能力，對響應(yīng)曲線的修正也得到了明顯改善。關(guān)鍵詞：動力學(xué)特性；正弦振動試驗；模型修正；模型縮聚；基礎(chǔ)激勵中圖分類號：V416.2文獻標志碼：A文章編號：1673-1379(2013)05-0473-08DOI:10.3969/j.issn.1673-1379.2013.05.0040引言模型為基礎(chǔ)，推導(dǎo)了基于基礎(chǔ)激勵響應(yīng)數(shù)據(jù)的模型修正方法，主
3、要包括靈敏度矩陣的分析計算、修正有限元建模方法在航天器設(shè)計與分析中得到頻率點的選取、待修正參數(shù)的歸一化等；最后以了廣泛應(yīng)用，但同時建模的精度問題也日益凸顯。GARTEUR桁架結(jié)構(gòu)的不完整試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，用為了盡量消除因參數(shù)不準確造成的建模誤差，開展Guyan縮聚和IRS縮聚兩種方法對原分析模型進行基于試驗數(shù)據(jù)的有限元模型修正方法的研究以獲修正。通過將修正后的兩種縮聚模型模態(tài)頻率和典得高精度有限元模型，成為工程中亟待解決的問[1-2]型節(jié)點響應(yīng)曲線與試驗?zāi)Ｐ蛯Ρ?，證實了IRS縮聚題之一。工程中一般采用模態(tài)試驗中實測的模方法對動力學(xué)模型的適
4、用性高于Guyan縮聚方法，態(tài)參數(shù)和頻響函數(shù)開展結(jié)構(gòu)有限元模型的修正。但前者對基于不完整試驗數(shù)據(jù)的GARTEUR結(jié)構(gòu)修受型號研制周期、結(jié)構(gòu)設(shè)計考核等方面的限制，我正效果良好。國在航天器的研制過程中通常僅安排正弦振動試驗以考核結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性和可靠性，獲取包括模1模型縮聚方法態(tài)信息在內(nèi)的多種結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性，暴露結(jié)構(gòu)在材1.1Guyan縮聚方法料和制造工藝方面的缺陷。航天工程中積累了大量系統(tǒng)特征方程可記為的正弦振動試驗響應(yīng)數(shù)據(jù)，為開展直接應(yīng)用這些數(shù)Kx=λMx=f。(1)據(jù)進行模型修正的研究提供了保障。按主坐標（保留坐標）xm和副坐標（刪去
5、坐標）xs工程實際中受到測量的限制，難以測得完整的分塊，則式(1)可寫為試驗響應(yīng)數(shù)據(jù)，通常需要經(jīng)過分析模型的縮聚或試驗?zāi)Ｐ偷臄U展以實現(xiàn)分析和試驗?zāi)Ｐ偷淖杂啥绕?KmmKxfms????mm?。(2)?????=?KKxf?smss????ss?配。本文首先分析對比了Guyan縮聚方法和IRS縮聚方法[3]的優(yōu)缺點和適用范圍；然后以縮聚后的Guyan縮聚的方法是令fs=0（即忽略副坐標上————————————收稿日期：2013-05-08；修回日期：2013-09-12基金項目：總裝備部預(yù)先研究項目（編號：51334050101）；國防
6、科技973項目（編號：613133）作者簡介：秦玉靈（1982—），女，在站博士后，主要研究方向為航天器結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析及模型修正；E-mail:erica2004ren@163.com。韓增堯（1969—），男，研究員，主要從事空間碎片防護、振動與噪聲控制等方向研究。474航天器環(huán)境工程第30卷的慣性力），則由式(2)第二行分割式可得坐標變換為坐標上的慣性力，且將Guyan縮聚解作為一級近似-1解去逼近慣性力，縮聚后矩陣不僅包含剛度信息，x==-KKxDx。(3)ssssmmGm而且包含質(zhì)量信息。也就是說，IRS縮聚不僅可轉(zhuǎn)由此可建立G
7、uyan坐標縮聚式為換原系統(tǒng)的應(yīng)變能而且還可將原系統(tǒng)的動能更好地????xImxT==????x=x。(4)xDmGm轉(zhuǎn)換到縮聚系統(tǒng)中。因此，在測量數(shù)據(jù)不完整的動????sGT力模型計算過程中，采用IRS縮聚方法進行自由度將式(4)代入式(1)，用T左乘等式兩端即可導(dǎo)G的匹配可以獲得比Guyan方法更好的縮聚效果。出Guyan縮聚特征方程為KMx=ωx。(5)2基礎(chǔ)激勵下結(jié)構(gòu)模型修正方法GmGm將多自由度航天器結(jié)構(gòu)按節(jié)點是否與基礎(chǔ)相由上所述可知，Guyan縮聚是一種靜態(tài)縮聚，-1連接及是否承受外力分為兩類：與基礎(chǔ)相連從而承因縮聚陣（D=
8、-KK）中只包含剛度信息；此Gsssm受基礎(chǔ)傳遞的加速度激勵的節(jié)點為第一類節(jié)點，其外由上述假設(shè)fs=0可知，副坐標上的慣性力越小，外力為f?，加速度響應(yīng)為&&x?，振動試驗中多采用00則Guyan縮聚精度越
