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模态分析与激光冲击扫描相结合的混合方法用于可视化张力接头中的热冲击传播

DOI：10.1155/2019/4389595 期刊：Shock and Vibration 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 由于具备以较小重量执行分离任务的能力（例如用于运载火箭、航天器和导弹），火工装置在航空航天领域的应用日益广泛。其工作过程中产生的火工冲击会导致电子设备故障。近期开发的激光冲击火工冲击模拟方法可在飞行任务前评估火工冲击风险，但根据结构特性，该方法在伴随振动的低频段火工冲击模拟方面存在困难。为此，本研究开发了数值模态分析与基于激光冲击的实验模拟相结合的混合方法，用于可视化所有相关频段的火工冲击传播过程。 为验证该方法，我们在开箱式拉伸接头处进行了爆炸螺栓冲击与火工锁冲击实验，并将混合模拟结果与实际火工冲击进行对比。结果显示：模拟时域信号的平均峰峰值加速度差（PAD）为11.2%，冲击响应谱（SRS）的平均平均加速度差（MAD）为28.5%。此外，我们实现了时域与频域的模拟结果可视化，可对比不同火工装置产生的火工冲击。模拟对比表明火工锁的冲击冲量仅为爆炸螺栓的1/12。特别值得注意的是，尽管近场火工锁冲击的冲量小于爆炸螺栓冲击，但仍可能对电子设备造成损伤。本研究所开发的混合方法证明：该方法能针对复杂试样模拟全频段火工冲击，并实现时域与频域的风险评估。
作者： Yong-Woon Kim，Jae-Kyeong Jang，Jung-Ryul Lee，Hak-Seong Gim
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

开发一种数值模态分析与激光冲击实验模拟相结合的混合方法，以可视化所有相关频段内的热冲击传播，并在时域和频域内评估热冲击风险。

研究成果

本研究开发的混合方法成功模拟了复杂试件在全频段的冲击响应，证明其具备时域与频域双重风险评估能力。考虑到冲击响应本身约20%的重复性波动，该方法展现出令人满意的模拟性能——平均相位差(PAD)为11.2%，平均幅值差(MAD)为28.5%。

研究不足

该研究承认在模拟伴随结构边界条件振动产生的低频热冲击时存在挑战。在靠近较硬边界的点上，模拟性能显示出更高的平均绝对偏差（MAD）和相位角偏差（PAD），这表明需要对各种波模态进行进一步研究。

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