l990年第1期应用锤击法的全弹模态试验杨炳渊(上海航天局第八设计部)上海航天文摘叙述锤击法在中型导弹全弹模态试验中的应用。除简要叙述试验原理噩方法外，着重讨论双密捷态的分离、阻尼比的指数窗修正噩摸态质量的测试问题。最后提供锤击法试验结果与共振法、随机法噩理论计算结果的比较。主量饲导弹试验，振动试验、摸态响应一、gf言全弹模态试验是导弹设计研制过程中的一项重要试验，它为控制系统稳定性分析和气动弹性分析提供原始数据。传统的模态试验方法是基于稳态正弦激劢的共振试验方法，特别是多点激劢模态适调技术，从60年代初就得到广泛应用。但它要求试验人员具有丰富的经验，完成试验所花费的时间、人力和费用也多。70年代以来，由于快速傅里叶变换技术韵发展以及小型计算机、微机的广泛应用，开始形成建立在随机激劢、脉冲激劢和快速正弦扫描等宽带激励基础上的新的动卷试验方法，使结构模态试验技术进A新的阶段。新方法突出的优点是速度快，对试验人员的经验要求不严格。尤其是其中的锤击法，激励部分非常简单，实施又方便，而且没有附加质最影响，因此受到普遍的重视。将锤击法用于中型导弹的全弹模态试验已取得了成功。文中除简要叙述试验原理和方法外，着重讨论了双密模态的分离、阻尼比的指数窗修正和模态质量测定中的问题。最后提供两发实弹的锤击法试验结果，与正本文于19年11月4日收到。弦澈劢及随机激励的试验结果作比较。二、试验方法和原理根据模态分析理论，在比例粘性阻尼条件下，"自由度系统用_模态参数表示的加速度传递函数矩阵为：I：H主／~-0-一ln●一一十(1)式中，{}·，．、。和C分别为第阶模态的振型、模态质量、模态剐度和阻尼系数，=一1。单点激励情况下，矩阵的第，行第列分量即在点激励，，点测量的加速度传递函数为：日tp(∞)t三M；(1一D。+，2eI∞．)【Z)式中，∞I=∞／∞”II、I、∞I和e1分别为第阶模态点及点的振型、固有频率和阻尼比。上述传递函数包含了各阶模态参数但一d】一维普资讯http://www.cqvip.com对于小阻尼系统，在摸态密度不很高的情况下，相邻模态的影响不大，这时式(2)可简化为t一国J·1日lp=——————：+IMl(1～∞+，2l∞1)(3)式中，是一复常数，表示第f阶以外其他各阶模态影响的总和。将上式实部和虚部分开：ReH．=2ID。』{．·Ml【(1一埘】(4)(5)当Rl=0肘，根据(4)、(5)两式绘制的实频、虚频曲线如图1所示。若矗年0，曲线将上移。R和·』。这时可由直接图解识别法很快检索求得模态参数。具体做法是由虚频曲线峰值点确定固有频率∞，由实频曲线峰值点确定半功率点∞。·和∞·，则模态阻尼比由下式计算t．=f!!二≈旦=!一i面一_r—一一(6)锤击法的振型测量可采取固定一点测响应、各振型测点巡回激励的方法测定传递函数矩阵中一行的虚部峰值得到。因为若将余项·当作微量忽略，令∞l=l，则由式(5)可得传递函数虚部峰值点的值为tImHa』．(coj(7)』●ZI』{显然，当响应点固定，激励点=1、2、⋯n时，令其中m点为规格化参考点，则第点的规格化振型为：一42一：(州．z，⋯(8)根据式(7)，参考点m的传递函数虚部峰值为。ImH黯图1传递函数f实部和嘘部整理可得摸态质量计算公式：——等～～～2IIm日，(∞I)Im日fl(∞I)2·imHA．(coj)】三、试验概况(9)为了模拟飞行中的自由一自由状态，试验导弹前后用橡胶缓冲绳水平悬挂在两个龙门架上，悬挂系统的两个刚体频率经测试都低于2Hz。试验系统如图2所示。力锤采用北京702所生产的702—2型，量程5000N。弹体前四阶固有频率在300Hz以下，因此选用尼龙锤头，其下降30dB的力谱额限大约为1000Hz。传递函数分析采用日本CF一920双通道FFT分析仪，分辨率为400条谱线。为适应品一1●●Jj一)一+一∞『一=∞n一一2●一1～8l小一M维普资讯http://www.cqvip.com各阶模态分析的需要，试验分析频率上限取50、1oo和200Hz~种。信号捕捉由力信号自身触发，触发电平为满量程的一8％(力信号为负脉冲)，采取前置记录方式，前置量为时间记录长度的I164o为减少噪声及消除偶然因素影响，采用多帧谱平均，帧数取8。同时对测量信号作窗处理，选择F—E窗，即力信号采用窄矩形窗，响应信号采用指数窗。图2试验系...
