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点式分离火工冲击源仿真分析及载荷形成机理

宇航学报 2016年第6期37卷 657-663页

作者：赵欣郑世贵韩增尧邹元杰丁继锋中国空间技术研究院总体部北京100094 中国空间技术研究院研发部北京100094

应用航天器"振源系统—近场结构"一体化建模和分析方法,对点式分离火工冲击源的工作过程进行完整建模和数值仿真分析,提取星箭分离面的力函数。得到了高压气体和爆轰产物在腔体内往复运动、形成爆压双峰的运动规律以及关键结构件在爆压... 详细信息

应用航天器"振源系统—近场结构"一体化建模和分析方法,对点式分离火工冲击源的工作过程进行完整建模和数值仿真分析,提取星箭分离面的力函数。得到了高压气体和爆轰产物在腔体内往复运动、形成爆压双峰的运动规律以及关键结构件在爆压作用下往复运动与其它结构件撞击实现分离解锁的运动规律。在此基础上分析爆压载荷在分离螺母内部的传递机制,得到了星箭界面载荷由爆压载荷以及传递路径上的结构运动、撞击和材料内部压力衰减共同决定的载荷形成机理。

关键词：火工冲击航天器星箭分离 LS-DYNA软件载荷传递

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航天器火工冲击环境数据外推技术研究

宇航学报 2021年第5期42卷 650-659页

作者：李青任德鹏杜青贺晓洋北京空间飞行器总体设计部北京100094

为了制定可靠的组件冲击试验条件,需要预示航天器火工冲击环境。在分析了航天器火工冲击环境预示的三类方法,包括试验法、数值分析法和数据外推法的基础上,详细总结和分析了数据外推法的国内外研究进展,并通过理论推导提出了新的数据外... 详细信息

为了制定可靠的组件冲击试验条件,需要预示航天器火工冲击环境。在分析了航天器火工冲击环境预示的三类方法,包括试验法、数值分析法和数据外推法的基础上,详细总结和分析了数据外推法的国内外研究进展,并通过理论推导提出了新的数据外推公式;以大量火工冲击测量数据为参照,通过对比分析证明该数据外推公式比NASA和ESA的数据外推公式在中高频段上具有更好的预示精度和数据包络性,并且在理论上具有更宽的适用范围。所介绍的火工冲击环境数据外推技术可用于航天器组件冲击环境的快速估算,并为制定冲击试验条件提供参考。

关键词：航天器火工冲击环境预示数据外推

基于离散小波分解的火工冲击数据有效性分析与校正方法

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振动与冲击 2016年第14期35卷 1-6页

作者：王锡雄秦朝烨丁继锋褚福磊清华大学机械工程系北京100084 北京空间飞行器设计总体部北京100094

由于火工冲击试验条件的限制,测试所得冲击加速度信号中通常含有低频趋势项,导致试验数据不准确。因此需要对信号进行有效性分析,校正信号,消除积分零漂。现有的校正方法大都是基于经验的定性方法,具有一定的局限性。基于离散小波分解,... 详细信息

由于火工冲击试验条件的限制,测试所得冲击加速度信号中通常含有低频趋势项,导致试验数据不准确。因此需要对信号进行有效性分析,校正信号,消除积分零漂。现有的校正方法大都是基于经验的定性方法,具有一定的局限性。基于离散小波分解,提出了一种冲击数据有效性分析方法,该方法通过分析信号的频谱与相关性,能够定量确定小波分解层数的范围,还讨论了Db小波基函数的消失矩对数据校正结果的影响。通过对某分离冲击试验数据进行有效性分析与校正,证明该方法能够有效抑制积分零漂,消除趋势项对冲击谱的影响,提高试验数据的准确性和有效性。

关键词：火工冲击离散小波分解冲击响应谱分解层数消失矩

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复杂航天器结构火工冲击环境预示方法研究

宇航学报 2020年第1期41卷 35-43页

作者：赵宏达丁继锋郝志伟刘伟孙毅刘一志哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 北京空间飞行器总体设计部北京100094

针对复杂航天器结构在宽频、瞬态火工冲击载荷激励下其响应难以预示的问题,以某型复杂卫星结构为研究对象开展了火工冲击环境预示方法研究。首先,推导了基于加速度频响函数(FRF)的虚拟模态综合法(VMSS)的理论公式。对于复杂卫星结构各... 详细信息

针对复杂航天器结构在宽频、瞬态火工冲击载荷激励下其响应难以预示的问题,以某型复杂卫星结构为研究对象开展了火工冲击环境预示方法研究。首先,推导了基于加速度频响函数(FRF)的虚拟模态综合法(VMSS)的理论公式。对于复杂卫星结构各子系统动力学特性存在较大差异的特点,建立了有限元-统计能量分析(FE-SEA)混合模型,并进行响应计算,获得了加速度频响包络曲线及模态数曲线,为虚拟模态综合法的响应预示提供输入。然后,对复杂卫星结构推进舱底板和侧板的火工冲击响应进行了计算分析。最后,将计算结果与整星火工分离冲击试验结果对比发现两者基本保持一致。研究结果表明,联合FE-SEA混合建模技术和虚拟模态综合法能够对复杂卫星结构火工冲击环境进行较为精确地预示。

关键词：复杂卫星结构火工冲击有限元-统计能量分析(FE-SEA) 虚拟模态综合(VMSS) 整星火工分离试验

航天器火工冲击模拟试验及响应预示方法研究综述

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爆炸与冲击 2016年第2期36卷 259-268页

作者：赵欣丁继锋韩增尧邹元杰中国空间技术研究院总体部北京100094 中国空间技术研究院研究发展部北京100094

航天器火工冲击力学环境是由星箭分离、部组件展开等工作过程中的火工品起爆引起的作用于结构上的高频、高加速度量级的瞬态冲击响应,能对航天器上含有晶振、脆性材料等的精密电子设备造成致命损伤,是航天器需要经历的最苛刻的力学环境... 详细信息

航天器火工冲击力学环境是由星箭分离、部组件展开等工作过程中的火工品起爆引起的作用于结构上的高频、高加速度量级的瞬态冲击响应,能对航天器上含有晶振、脆性材料等的精密电子设备造成致命损伤,是航天器需要经历的最苛刻的力学环境之一。本文中,对国内外航天器火工冲击地面试验方法和环境预示方法做了全面、详细的介绍,总结了这两个方面的研究进展,分析了我国在这两个方面与航天强国的差距。最后,从我国航天工程实际需求出发,提出了今后航天器火工冲击领域应重点开展的研究方向。

关键词：振动理论响应预示火工冲击航天器地面试验流体代码显式有限元统计能量分析虚模态综合法

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一种航天器火工冲击源建模和分析方法

宇航学报 2015年第10期36卷 1210-1218页

作者：赵欣韩增尧邹元杰郑世贵丁继锋中国空间技术研究院总体设计部北京100094 中国空间技术研究院研发部北京100094

为解决航天器火工冲击力学环境预示中无法确定载荷力函数的问题,提出一种基于流体编程软件(Hydrocodes)的"振源系统-近场结构"一体化建模和分析方法,分析由火工品触发的航天器星箭分离机构及其他解锁释放机构的冲击过程,从中提取力函数... 详细信息

为解决航天器火工冲击力学环境预示中无法确定载荷力函数的问题,提出一种基于流体编程软件(Hydrocodes)的"振源系统-近场结构"一体化建模和分析方法,分析由火工品触发的航天器星箭分离机构及其他解锁释放机构的冲击过程,从中提取力函数,实现对振源与主结构的解耦分析。以包带式星箭分离结构为例,对该方法的可行性进行研究和论证。通过对模型进行爆炸冲击直接加载和力函数的解耦加载这两轮计算结果的对比分析,初步校验了该方法的可行性。通过对模型的耦合性分析和对其简化模型的分析,进一步校验了局部建模的合理性和解耦分析的准确性。该方法是一种能够确定航天器火工冲击源函数的可行方法,为从工程上解决航天器火工冲击的响应预示问题奠定了基础。

关键词：火工冲击火工品航天器流体编码

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航天器火工冲击技术研究进展

宇航学报 2014年第12期35卷 1339-1349页

作者：丁继锋赵欣韩增尧北京空间飞行器设计总体部北京100094 中国空间技术研究院研发部北京100094

系统总结了国内外航天器火工冲击环境预示、地面试验和减冲击技术三个方面的研究进展,并分析了国内在以上三个方面与国外航天强国的差距。在此基础上,从我国航天工程实际需求出发,分析指出了今后航天器火工冲击领域应重点开展的研究方向。

关键词：火工冲击分析预测地面试验缓冲技术

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节流孔对分离螺母火工冲击的影响

含能材料 2021年第6期29卷 535-542,I0009页

作者：赵象润严楠郭崇星代五四闫利伟金世鑫北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 辽宁北方华丰特种化工有限公司火工品技术研究所辽宁抚顺113003

为避免航天器因受到火工分离螺母作用时的高冲击载荷而发生故障,采用节流孔来抑制分离螺母分离作用时的冲击响应。研究在分离螺母燃气通道上设置了Φ2、Φ4 mm和Φ6 mm三种孔径的节流孔,同步测试不同节流孔的分离螺母在分离过程中的压... 详细信息

为避免航天器因受到火工分离螺母作用时的高冲击载荷而发生故障,采用节流孔来抑制分离螺母分离作用时的冲击响应。研究在分离螺母燃气通道上设置了Φ2、Φ4 mm和Φ6 mm三种孔径的节流孔,同步测试不同节流孔的分离螺母在分离过程中的压力、加速度和预紧力,分析分离螺母的作用过程。根据作用过程中的先后顺序将冲击载荷解耦为火药作用、预紧力释放和活塞撞击三类冲击源。将得到的时间-加速度(a-t)曲线转换为冲击响应谱,并计算每种冲击源的贡献,以获得节流孔孔径与冲击响应的关系。结果表明:采用三种节流孔时,在500~10000 Hz的频域内,火药作用激起的冲击响应的贡献为8.3%~11.0%;预紧力释放激起的冲击响应的贡献为44.0%~51.5%;活塞撞击激起的冲击响应的贡献为40.2%~45.0%。分离过程的最大冲击响应分别为:1416 g(Φ6 mm)、1251 g(Φ4 mm)和852 g(Φ2 mm)。可见,采用节流孔可以有效抑制分离螺母的冲击响应。

关键词：分离螺母火工冲击节流孔冲击响应谱(SRS)

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剪切式爆炸螺栓火工冲击作用解耦试验及特性

含能材料 2017年第10期25卷 853-859页

作者：李燕华温玉全李元熊诗辉侯会民李志良北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 北方特种能源集团西安庆华公司陕西西安710025

为了辨识剪切式爆炸螺栓冲击产生的来源,设计了有预紧力、无预紧力、无活塞剪切和仅火药燃烧四种不同状态的爆炸螺栓,实现了火药燃烧、活塞剪切薄弱面、活塞行程末端碰撞和预紧力释放四种冲击源的解耦,利用压阻加速传感器测量其在60 cm... 详细信息

为了辨识剪切式爆炸螺栓冲击产生的来源,设计了有预紧力、无预紧力、无活塞剪切和仅火药燃烧四种不同状态的爆炸螺栓,实现了火药燃烧、活塞剪切薄弱面、活塞行程末端碰撞和预紧力释放四种冲击源的解耦,利用压阻加速传感器测量其在60 cm×60 cm×1 cm的等效铝板上距冲击源中心15 cm处的响应加速度,以此计算出了各冲击源的冲击响应谱,并与整个事件的冲击响应谱进行对比分析。结果表明,不同冲击源的特性不同,火药燃烧诱导的冲击主要表现为高频,而活塞剪切薄弱面和活塞行程末端碰撞引起的冲击集中在中低频。在整个频域内,预紧力释放是整个冲击响应输出的主要贡献者,大约占57.51%,而火药燃烧、活塞剪切和活塞碰撞三个冲击源的贡献相当。

关键词：爆炸螺栓火工分离火工冲击冲击响应谱