一种卫星部件快速声振预示方法技术

本发明专利技术涉及一种卫星部件快速声振预示方法，属于卫星局部声振预示技术领域；步骤一、建立卫星有限元FE模型，并准备历史声振试验声压级数据；设置声振试验的最大频率阈值为f

【技术实现步骤摘要】
一种卫星部件快速声振预示方法


[0001]本专利技术属于卫星局部声振预示
，涉及一种卫星部件快速声振预示方法。

技术介绍

[0002]航天器在发射主动段承受宽频带和高量级的噪声激励，频带涉及10Hz到10000Hz，会对噪声敏感结构产生数10g量级的响应，可能引发仪器设备失效和破坏。在卫星研制初期开展卫星声振响应预示工作，可以指导卫星结构和布局设计，指导星上组件随机振动试验条件的制定，尽早发现问题以减少损失。
[0003]目前，考虑到卫星部件间的能量流动，需要建立完整卫星声振响应预示模型才能表征卫星声振试验或者发射状态下的振动情况，完整卫星声振建模一般采用全频段有限元法(Finite element，FE)或者低频段FE/高频段统计能量(Statistical Energy Analysis，SEA)组合法，其中FE法计算量很大，SEA法建模复杂度很大。而当只关注卫星局部声振响应时，目前并没有建立快速有效的局部模型的相关设计。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种卫星部件快速声振预示方法，适用于当只关注卫星局部声振响应时，建立快速有效的局部模型，降低建立完整卫星模型的难度和计算时间。
[0005]本专利技术解决技术的方案是：
[0006]一种卫星部件快速声振预示方法，包括如下步骤：
[0007]步骤一、建立卫星FE模型，并准备历史声振试验声压级数据；设置声振试验的最大频率阈值为f
A
，则声振试验的全频段范围为0
‑
f
A
；
[0008]步骤二、针对卫星FE模型中的星本体外大部件进行声振模拟方法选择；星本体外大部件包括太阳能电池板、天线、馈电塔；
[0009]步骤三、针对卫星FE模型中的星本体舱板进行声振模拟方法选择；星本体舱板包括对地板、背地板、南服务舱、北服务舱、南通信舱、北通信舱；对地板、背地板、南服务舱、北服务舱、南通信舱和北通信舱围成卫星长方体壳体结构；
[0010]步骤四、针对卫星FE模型中星本体外小部件进行声振模拟方法选择；星本体外小部件包括10N推进器、太阳敏感器、星敏感器。
[0011]在上述的一种卫星部件快速声振预示方法，所述步骤二中，针对星本体外大部件进行声振模拟方法包括FE法和SEA法；
[0012]当采用FE法进行声振模拟时：
[0013]将卫星FE模型中需进行声振模拟的星本体外大部件在与其他部件连接处建立固定约束，采用FE法计算出星本体外大部件在0
‑
1.2f
A
频段的模态结果；将星本体外大部件FE模型导入声振分析软件VAOne中，在声振分析软件中调用半无限场模拟结构声辐射；在声振分析软件中调用扩散声场模拟声压激励；并将历史声振试验声压级数据增加3dB后加载于
需进行声振模拟的星本体外大部件的外表面；耦合损耗因子和模态密度采用声振分析软件内部自动计算值；内损耗因子来源于内损耗因子试验历史数据；在声振软件中导入星本体外大部件在0
‑
1.2f
A
频段的模态结果，进行声振分析解算，得到需进行声振模拟的星本体外大部件在全频段声振响应；
[0014]当采用SEA法进行声振模拟时：
[0015]在VAOne声振分析软件中建立需进行声振模拟的星本体外大部件的SEA模型，结构声辐射、声压激励、内损耗因子、耦合损耗因子和模态密度与低频段一致；进行声振分析解算，得到需进行声振模拟的星本体外大部件在全频段声振响应。
[0016]在上述的一种卫星部件快速声振预示方法，所述步骤二中，声振模拟方法选择的内容为：
[0017]FE法获得需进行声振模拟的星本体外大部件中各网格位置点的声振响应，解析时间大于SEA法；当需要星本体外大部件各位置点精细响应结果时，选择FE法；
[0018]SEA法获得需进行声振模拟的星本体外大部件的平均声振响应，解析时间小于FE法；当只需要星本体外大部件平均总均方根值响应结果时，选择SEA法。
[0019]在上述的一种卫星部件快速声振预示方法，所述步骤三中，所述针对卫星FE模型中的星本体舱板进行声振模拟方法包括三种方法，分别是对所有星本体舱板采用低频段为FE法且高频段SEA法进行声振模拟、对某一星本体舱板+内外部直接相连舱板采用低频段为FE法且高频段SEA法进行声振模拟、对某一星本体舱板+内外部直接相连舱板采用0
‑
f
A
全频段FE法进行声振模拟。
[0020]在上述的一种卫星部件快速声振预示方法，所述对所有星本体舱板采用低频段为FE法且高频段SEA法进行声振模拟的具体方法为：
[0021]将所有星本体舱板FE模型导入声振分析软件VAOne中，在声振分析软件中建立相应SEA模型，从SEA模型中获得所有星本体舱板在分析带宽内的模态数，设定模态数的基准点为5；将所有星本体舱板基准点为5时模态数对应的频率f1设为频率阈值；则当频率大于等于0且小于f1时，定义为低频段，在低频段采用FE法进行声振模拟；当频率大于等于f1且小于f
A
时，定义为高频段，在高频段采用SEA法进行声振模拟；
[0022]当在低频段采用FE法进行声振模拟时：
[0023]将卫星FE模型中所有星本体舱板与火箭连接处建立固定约束，采用FE法计算出所有星本体舱板在0
‑
1.2f1频段的模态结果；将所有星本体舱板FE模型导入声振分析软件VAOne中，在声振分析软件中调用半无限场模拟结构声辐射；在声振分析软件中调用扩散声场模拟声压激励；并将历史声振试验声压级数据增加3dB后加载于所有星本体舱板中为卫星外部结构的外表面；耦合损耗因子和模态密度采用声振分析软件内部自动计算值；内损耗因子来源于内损耗因子试验历史数据；在声振软件中导入所有星本体舱板在0
‑
1.2f1频段的模态结果，进行声振分析解算，得到所有星本体舱板在0
‑
f1频段内的声振响应；
[0024]当在高频段采用SEA法进行声振模拟时：
[0025]在f1‑
f
A
的频段内，在VAOne声振分析软件中建立所有星本体舱板SEA模型，结构声辐射、声压激励、内损耗因子、耦合损耗因子和模态密度与低频段一致；进行声振分析解算，得到所有星本体舱板在f1‑
f
A
频段内的声振响应。
[0026]在上述的一种卫星部件快速声振预示方法，所述对某一星本体舱板+内外部直接
相连舱板采用低频段为FE法且高频段SEA法进行声振模拟的方法为：
[0027]将某一星本体舱板+内外部直接相连舱板FE模型导入声振分析软件VAOne中，在声振分析软件中建立相应SEA模型，从SEA模型中获得该结构在分析带宽内的模态数，设定模态数的基准点为5；将该星本体舱板+内外部直接相连舱板的基准点为5时该星本体舱板模态数对应的频率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星部件快速声振预示方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、建立卫星有限元FE模型，并准备历史声振试验声压级数据；设置声振试验的最大频率阈值为f
A
，则声振试验的全频段范围为0
‑
f
A
；步骤二、针对卫星FE模型中的星本体外大部件进行声振模拟方法选择；星本体外大部件包括太阳能电池板、天线、馈电塔；步骤三、针对卫星FE模型中的星本体舱板进行声振模拟方法选择；星本体舱板包括对地板、背地板、南服务舱、北服务舱、南通信舱、北通信舱；对地板、背地板、南服务舱、北服务舱、南通信舱和北通信舱围成卫星长方体壳体结构；步骤四、针对卫星FE模型中星本体外小部件进行声振模拟方法选择；星本体外小部件包括10N推进器、太阳敏感器、星敏感器。2.根据权利要求1所述的一种卫星部件快速声振预示方法，其特征在于：所述步骤二中，针对星本体外大部件进行声振模拟方法包括FE法和统计能量SEA法；当采用FE法进行声振模拟时：将卫星FE模型中需进行声振模拟的星本体外大部件在与其他部件连接处建立固定约束，采用FE法计算出星本体外大部件在0
‑
1.2f
A
频段的模态结果；将星本体外大部件FE模型导入声振分析软件VAOne中，在声振分析软件中调用半无限场模拟结构声辐射；在声振分析软件中调用扩散声场模拟声压激励；并将历史声振试验声压级数据增加3dB后加载于需进行声振模拟的星本体外大部件的外表面；耦合损耗因子和模态密度采用声振分析软件内部自动计算值；内损耗因子来源于内损耗因子试验历史数据；在声振软件中导入星本体外大部件在0
‑
1.2f
A
频段的模态结果，进行声振分析解算，得到需进行声振模拟的星本体外大部件在0
‑
f
A
全频段声振响应；当采用SEA法进行声振模拟时：在VAOne声振分析软件中建立需进行声振模拟的星本体外大部件SEA模型，结构声辐射、声压激励、内损耗因子、耦合损耗因子和模态密度与低频段一致，进行声振分析解算，得到需进行声振模拟的星本体外大部件在0
‑
f
A
全频段声振响应。3.根据权利要求2所述的一种卫星部件快速声振预示方法，其特征在于：所述步骤二中，声振模拟方法选择的内容为：FE法获得需进行声振模拟的星本体外大部件中各网格位置点的声振响应，解析时间大于SEA法；当需要星本体外大部件各位置点精细响应结果时，选择FE法；SEA法获得需进行声振模拟的星本体外大部件的平均声振响应，解析时间小于FE法；当只需要星本体外大部件平均总均方根值响应结果时，选择SEA法。4.根据权利要求1所述的一种卫星部件快速声振预示方法，其特征在于：所述步骤三中，所述针对卫星FE模型中的星本体舱板进行声振模拟方法包括三种方法，分别是对所有星本体舱板采用低频段为FE法且高频段SEA法进行声振模拟、对某一星本体舱板+内外部直接相连舱板采用低频段为FE法且高频段SEA法进行声振模拟、对某一星本体舱板+内外部直接相连舱板采用0
‑
f
A
全频段FE法进行声振模拟。5.根据权利要求4所述的一种卫星部件快速声振预示方法，其特征在于：所述对所有星本体舱板采用低频段为FE法且高频段SEA法进行声振模拟的具体方法为：将所有星本体舱板FE模型导入声振分析软件VAOne中，在声振分析软件中建立相应SEA
模型，从SEA模型中获得所有星本体舱板在分析带宽内的模态数，设定模态数的基准点为5；将所有星本体舱板基准点为5时模态数对应的频率f1设为频率阈值；则当频率大于等于0且小于f1时，定义为低频段，在低频段采用FE法进行声振模拟；当频率大于等于f1且小于f
A
时，定义为高频段，在高频段采用SEA法进行声振模拟；当在低频段采用FE法进行声振模拟时：将卫星FE模型中所有星本体舱板与火箭连接处建立固定约束，采用FE法计算出所有星本体舱板在0
‑
1.2f1频段的模态结果；将所有星本体舱板FE模型导入声振分析软件VAOne中，在声振分析软件中调用半无限场模拟结构声辐射；在声振分析软件中调用扩散声场模拟声压激励；并将历史声振试验声压级数据增加3dB后加载于所有星本体舱板中为卫星外部结构的外表面；耦合损耗因子和模态密度采用声振分析软件内部自动计算值；内损耗因子来源于内损耗因子试验历史数据；在声振软件中导入所有星本体舱板在0
‑
1.2f1频段的模态结果，进行声振分析解算，得到所有星本体舱板在0
‑
f1频段内的声振响应；当在高频段采用SEA法进行声振模拟时：在f1‑
f
A
的频段内，在VAOne声振分析软件中建立所有星本体舱板的SEA模型，结构声辐射、声压激励、内损耗因子、耦合损耗因子和模态密度与低频段一致；进行声振分析解算，得到所有星本体舱板在f1‑
f
A
频段内的声振响应。6.根据权利要求5所述的一种卫星部件快速声振预示方法，其特征在于：所述对某一星本体舱板+内外部直接相连舱板采用低频段为FE法且高频段SEA法进行声振模拟的方法为：将某一星本体舱板+内外部直接相连舱板FE模型导入声振分析软件VAOne中，在声振分析软件中建立相应SEA模型，从SEA模型中获得该结构在分析带宽内的模态数，设定模态数的基准点为5；将该星本体舱板+内外部直接相连舱板的基准点为5时模态数对应的频率f1设为频率阈值；则当频率大于等于0且小于f1时，定义为低频段，在低频段采用FE法进行声振模拟；当频率大于等于f1且小于f
A
时，定义为高频段，在高频段采用SEA法进行声振模拟；当在低频段采用FE法进行声振模拟时：将卫星FE模型中该星本体舱板+内外部直接相连舱板与其他部件连接处建立固定约束，采用FE法计算出该星本体舱板+内外部直接相连舱板在0
‑
1.2f1频段的模态结果；将该星本体舱板+内外部直接相连舱板的模型导入声振分析软件VAOne中，在声振分析软件中调用半无限场模拟结构声辐射；在声振分析软件中调用扩散声场模拟声压激励；并将历史声振试验声压级数据增加3dB后加载于该星本体舱板+内外部直接相连舱板中为卫星外部结构的外表面；耦合损耗因子和模态密度采用声振分析软件内部自动计算值；内损耗因子来源于内损耗因子试验历史数据；在声振软件中导入该星本体舱板+内外部直接相连舱板在0
‑
1.2f1频段的模态结果，进行声振分析解算，得到该星本体舱板+内外部直接相连舱板在0
‑
f1频段内的声振响应；当在高频段采用SEA法进行声振模拟时：在f1‑
f
A
的频段内，在VAOne声振分析软件中建立该星本体舱板+内外部直接相连舱板SEA模型，结构声辐射、声压激励、内损耗因子、耦合损耗因子和模态密度与低频段一致；进行声振分析解算，得到该星本体舱板+内外部直接相连舱板在f1‑
f
A
频段内的声振响应。7.根据权利要求6所述的一种卫星部件快速声振预示方法，其特征在于：所述对某一星本体舱...

【专利技术属性】
技术研发人员：张婕，谢伟华，周江，尹家聪，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：