基于正交分解的隨機(jī)振動響應(yīng)分析與隨機(jī)載荷識別研究.pdf

1、在航空航天領(lǐng)域，隨機(jī)振動現(xiàn)象普遍存在。比如，在火箭的推進(jìn)過程中，衛(wèi)星受到因噴氣噪聲、脈動推力、紊流邊界層噪聲等綜合產(chǎn)生的隨機(jī)振動作用，這些振動通過星箭之間的適配器傳遞到衛(wèi)星，影響到衛(wèi)星上各種儀器設(shè)備的性能和可靠性。確定衛(wèi)星上受到的隨機(jī)載荷強(qiáng)度，對衛(wèi)星進(jìn)行隨機(jī)激勵作用下的響應(yīng)預(yù)示，根據(jù)響應(yīng)預(yù)示的結(jié)果對衛(wèi)星結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計和優(yōu)化，并對結(jié)構(gòu)可靠性和衛(wèi)星壽命進(jìn)行估計是衛(wèi)星結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度設(shè)計的重要任務(wù)。因此，隨機(jī)振動的響應(yīng)分析對于降低航天器研制成本和研發(fā)

2、周期，確保結(jié)構(gòu)和設(shè)備安全可靠，有著重要的意義。
　　本文以航天器結(jié)構(gòu)的隨機(jī)振動分析為研究背景，針對線性結(jié)構(gòu)、非線性結(jié)構(gòu)、隨機(jī)結(jié)構(gòu)的隨機(jī)振動以及隨機(jī)載荷識別等問題進(jìn)行了深入的研究。具體研究內(nèi)容為：
　　介紹了隨機(jī)過程的正交展開表達(dá)方法，針對過濾白噪聲的非平穩(wěn)隨機(jī)激勵，推導(dǎo)了精確獲得其 K_L正交分解向量的精細(xì)積分計算格式，并通過對一個具體的非平穩(wěn)隨機(jī)信號仿真分析驗(yàn)證 K_L向量具有能量集中的特性；介紹了線性結(jié)構(gòu)的隨機(jī)振動響應(yīng)的

3、常規(guī)計算方法，并用響應(yīng)方差直接求解方法分別分析了激勵為白噪聲和非白噪聲的隨機(jī)振動響應(yīng)；用正交分解法處理過濾白噪聲的非平穩(wěn)信號來求解線性結(jié)構(gòu)的隨機(jī)振動非平穩(wěn)響應(yīng)，并利用K_L向量的能量集中性，提高了計算效率。
　　對非線性系統(tǒng)的隨機(jī)振動的響應(yīng)分析，先介紹了基于方程差和能量差兩種等效準(zhǔn)則的等效線性化方法，針對等效線性化方法在迭代過程中計算效率不高的問題，提出用響應(yīng)方差直接求解法求解非線性結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)隨機(jī)響應(yīng)，同時提出用正交分解法來求解非

4、線性結(jié)構(gòu)的非平穩(wěn)隨機(jī)響應(yīng)，并做了比較和仿真分析，驗(yàn)證了方法的正確性和可行性。
　　對隨機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)合隨機(jī)振動響應(yīng)分析,引入隨機(jī)結(jié)構(gòu)的正交分解方法得到等價的擴(kuò)階確定性系統(tǒng)方程，針對擴(kuò)階方程比原來方程階數(shù)增大而帶來的響應(yīng)計算量增大的問題，提出采用非平穩(wěn)信號的正交分解方法，以及應(yīng)用Ritz動力聚縮方法提高響應(yīng)分析的計算效率，并做了仿真和分析的工作。
　　研究了平穩(wěn)隨機(jī)載荷識別。針對隨機(jī)載荷識別出現(xiàn)的固有頻率附近誤差大等問題，結(jié)合逆虛