CN112417730A - 一种跌落式冲击试验冲击载荷模拟系统 - Google Patents

一种跌落式冲击试验冲击载荷模拟系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112417730A
CN112417730A CN202011322031.0A CN202011322031A CN112417730A CN 112417730 A CN112417730 A CN 112417730A CN 202011322031 A CN202011322031 A CN 202011322031A CN 112417730 A CN112417730 A CN 112417730A
Authority
CN
China
Prior art keywords
impact
test
drop
simulation
numerical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011322031.0A
Other languages
English (en)
Inventor
赵松涛
王鑫
戴光昊
张晓旭
王梦琪
王世栋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
703th Research Institute of CSIC
Original Assignee
703th Research Institute of CSIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 703th Research Institute of CSIC filed Critical 703th Research Institute of CSIC
Priority to CN202011322031.0A priority Critical patent/CN112417730A/zh
Publication of CN112417730A publication Critical patent/CN112417730A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
    • G06F2111/10—Numerical modelling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

一种跌落式冲击试验冲击载荷模拟系统，涉及计算机辅助设计和装置跌落式冲击试验技术领域，针对现有技术中进行跌落式冲击试验模拟存在花费大、准确性差的问题，针对建立的仿真模型开展模型验证，针对冲击机的输入载荷采取一定的模拟方法进行数值表达，将冲击载荷与仿真模型一同进行冲击响应计算，并与试验结果相互对比，修正仿真模型与试验结果相对应，解决在设计阶段进行抗冲击响应计算，并提高计算准确性，为齿轮箱抗冲击设计提供依据，以满足齿轮箱设计经济性的要求，并且本申请进行模拟，花费少，准确性高，比一般模拟方法准确率提高一倍以上。

Description

一种跌落式冲击试验冲击载荷模拟系统
技术领域
本发明涉及计算机辅助设计和装置跌落式冲击试验技术领域，具体为一种跌落式冲击试验冲击载荷模拟系统。
背景技术
大型海上航行器和大型发电机组的研发、制造、运输、使用和存储的过程中，往往要经受不同程度的外部环境考验，其动力及核心设备作为易损部件，其环境适应性直接影响着航天器及发电机组的效能。产品、系统的可靠性不是孤立存在的，它受许多环节、因素的影响；环境因素作为可靠性设计、分析的重要组成部分，对于各式核心部件都至关重要，尤其是面对设备种类繁多、性能差异巨大、精度要求高的状况，必须保障它们能够在运输、使用和存储的过程中经受各种恶劣环境(包括气候、机械冲击、电磁干扰等)的考验。冲击环境因素对产品可靠性的影响是诸多因素中影响较大的因素。此外，船舶电子设备、微电子器件、大型电子被测设备、通信设备等重要工业产品要获得中国计量认证CMA证书、国家实验室资质认证CNAS证书等，在环境适应性测试中都必须进行冲击测试项目。在试验环境下，对大型设备的核心部件进行冲击试验，是保障设备质量的一个重要检测项目，表明冲击试验在军工产品及工业产品质量检测领域具有重要作用。但是大部分实验设备其试验重量均有一定限制，而且模拟撞击、水下爆炸冲击及地震冲击等实际模拟其冲击环境又很难做到，并且在设备的外形尺寸上也有限制，这样就需要提出一种方法，对设备及大型组件进行抗冲击性能评估并指导其设计和改进具有重要的意义。有限元仿真技术随着计算机技术的发展已经成为设计领域常用的技术之一，有限元仿真分析可以利用计算机进行程式化建模，通过对试件(设备)进行仿真计算可以模拟试验环境和试验结果，达到花费较少时间、人力物力的情况下了解试件(设备)的固有特性和特定试验的试验结果的目的。然而，有限元仿真技术应用的准确度跟选取软件、使用者对涉及的工程问题的理解有很大关系。在有限元仿真技术的基础上开展适当的试验验证有助于提升仿真分析的准确度。
发明内容
本发明的目的是：针对现有技术中进行跌落式冲击试验模拟存在花费大、准确性差的问题，提出一种跌落式冲击试验冲击载荷模拟系统。
本发明为了解决上述技术问题采取的技术方案是：
一种跌落式冲击试验冲击载荷模拟系统，包括：数值仿真分析子系统、试验测试子系统和仿真与试验测试对比分析子系统，
所述数值仿真分析子系统用于开展模拟实验跌落冲击环境，并通过数值跌落冲击环境明确实验冲击工况，得到仿真模拟数据；
所述试验测试子系统利用跌落式冲击试验台将实验跌落冲击环境与数值跌落冲击环境相对应，并利用跌落式冲击试验台完成实验件跌落冲击实验，得到冲击输入实测数据；
所述仿真与试验测试对比分析子系统用于将冲击输入实测数据与仿真模拟数据进行对比分析，并根据对比分析结果调整数值仿真分析子系统和试验测试子系统，使仿真模拟数据和冲击输入实测数据一致或误差满足预设范围。
进一步的，所述冲击输入实测数据为冲击响应幅值数据，所述仿真模拟数据为位置分布对比数据。
进一步的，所述实验件跌落冲击实验包括冲击输入载荷的测试和冲击响应的测试。
进一步的，所述数值仿真分析子系统具体执行如下步骤：
首先对被测物体的三维几何模型进行有限元网格划分，得到被测物体的数值有限元模型，然后根据试验测试子系统中实验件跌落运动特性模拟冲击实验过程，并将冲击实验过程施加到有限元模型中得到数值冲击的响应结果，并根据该结果布置加速度传感器，最后利用加速度传感器和数据采集前端进行冲击输入载荷和冲击响应的测试。
进一步的，所述对比分析包括：冲击响应幅值对比、位置分布对比以及冲击响应随时间变化的曲线对比。
本发明的有益效果是：
针对建立的仿真模型开展模型验证，针对冲击机的输入载荷采取一定的模拟方法进行数值表达，将冲击载荷与仿真模型一同进行冲击响应计算，并与试验结果相互对比，修正仿真模型与试验结果相对应，解决在设计阶段进行抗冲击响应计算，并提高计算准确性，为齿轮箱抗冲击设计提供依据，以满足齿轮箱设计经济性的要求，并且本申请进行模拟，花费少，准确性高，比一般模拟方法准确率提高一倍以上。
附图说明
图1是为本发明结构示意图。
具体实施方式
需要特别说明的是，在不冲突的情况下，本申请公开的各个实施方式之间可以相互组合。
具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种跌落式冲击试验冲击载荷模拟系统，包括：数值仿真分析子系统、试验测试子系统和仿真与试验测试对比分析子系统，
所述数值仿真分析子系统用于开展模拟实验跌落冲击环境，并通过数值跌落冲击环境明确实验冲击工况，得到仿真模拟数据；
所述试验测试子系统利用跌落式冲击试验台将实验跌落冲击环境与数值跌落冲击环境相对应，并利用跌落式冲击试验台完成实验件跌落冲击实验，得到冲击输入实测数据；
所述仿真与试验测试对比分析子系统用于将冲击输入实测数据与仿真模拟数据进行对比分析，并根据对比分析结果调整数值仿真分析子系统和试验测试子系统，使仿真模拟数据和冲击输入实测数据一致或误差满足预设范围。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一的进一步说明，本实施方式与具体实施方式一的区别是所述冲击输入实测数据为冲击响应幅值数据，所述仿真模拟数据为位置分布对比数据。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式二的进一步说明，本实施方式与具体实施方式二的区别是所述实验件跌落冲击实验包括冲击输入载荷的测试和冲击响应的测试。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式三的进一步说明，本实施方式与具体实施方式三的区别是所述数值仿真分析子系统具体执行如下步骤：
首先对被测物体的三维几何模型进行有限元网格划分，得到被测物体的数值有限元模型，然后根据试验测试子系统中实验件跌落运动特性模拟冲击实验过程，并将冲击实验过程施加到有限元模型中得到数值冲击的响应结果，并根据该结果布置加速度传感器，最后利用加速度传感器和数据采集前端进行冲击输入载荷和冲击响应的测试。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式四的进一步说明，本实施方式与具体实施方式四的区别是所述对比分析包括：冲击响应幅值对比、位置分布对比以及冲击响应随时间变化的曲线对比。
实施例：
本发明主要由数值仿真分析系统S1、实验测试系统S2、仿真与实验结果对比分析S3三部分组成。其中S1数值仿真分析系统对被测物体的三维几何模型进行有限元网格划分，得到被测物体的B1数值有限元模型，对于存在连接、接触等相互作用的部分采用相应的模拟方法，建立符合被测物体实际情况的B2数值计算模型；根据试验测试系统中跌落式冲击试验机运动特性，模拟A8冲击实验过程，施加到有限元模型中进行计算完成A3数值冲击计算过程，得到特定A1数值测点的A4数值冲击响应结果，演示冲击试验全过程，并指导A6加速度传感器的布置。S2试验测试系统基于某型跌落式冲击试验台模拟A5实验跌落冲击环境，本试验系统需要完成跌落式冲击试验台冲击载荷的测试，将B4跌落冲击实验件以B3实验件连接形式安装在跌落式冲击试验台上测试试验台冲击载荷和A9实验件跌落冲击实验测量结果。S3仿真与试验测试对比分析得到的修正仿真计算方法可代替跌落实验冲击，同时可对B4跌落冲击实验件相近的结构进行冲击响应预报。
本发明一种跌落式冲击试验冲击载荷模拟方法基于有限元仿真技术和台架冲击试验技术。利用有限元软件开展试件(设备)有限元建模，并计算其固有频率和冲击环境下的冲击响应，与此同时，开展试验验证，验证仿真模型和冲击响应测试结果，经仿真分析与试验验证，总结出类似结构冲击计算方法，使计算模型能够具有一定的准确性和通用性。
需要注意的是，具体实施方式仅仅是对本发明技术方案的解释和说明，不能以此限定权利保护范围。凡根据本发明权利要求书和说明书所做的仅仅是局部改变的，仍应落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种跌落式冲击试验冲击载荷模拟系统，其特征在于包括：数值仿真分析子系统、试验测试子系统和仿真与试验测试对比分析子系统，
所述数值仿真分析子系统用于开展模拟实验跌落冲击环境，并通过数值跌落冲击环境明确实验冲击工况，得到仿真模拟数据；
所述试验测试子系统利用跌落式冲击试验台将实验跌落冲击环境与数值跌落冲击环境相对应，并利用跌落式冲击试验台完成实验件跌落冲击实验，得到冲击输入实测数据；
所述仿真与试验测试对比分析子系统用于将冲击输入实测数据与仿真模拟数据进行对比分析，并根据对比分析结果调整数值仿真分析子系统和试验测试子系统，使仿真模拟数据和冲击输入实测数据一致或误差满足预设范围。
2.根据权利要求1所述的一种跌落式冲击试验冲击载荷模拟系统，其特征在于所述冲击输入实测数据为冲击响应幅值数据，所述仿真模拟数据为位置分布对比数据。
3.根据权利要求2所述的一种跌落式冲击试验冲击载荷模拟系统，其特征在于所述实验件跌落冲击实验包括冲击输入载荷的测试和冲击响应的测试。
4.根据权利要求3所述的一种跌落式冲击试验冲击载荷模拟系统，其特征在于所述数值仿真分析子系统具体执行如下步骤：
首先对被测物体的三维几何模型进行有限元网格划分，得到被测物体的数值有限元模型，然后根据试验测试子系统中实验件跌落运动特性模拟冲击实验过程，并将冲击实验过程施加到有限元模型中得到数值冲击的响应结果，并根据该结果布置加速度传感器，最后利用加速度传感器和数据采集前端进行冲击输入载荷和冲击响应的测试。
5.根据权利要求4所述的一种跌落式冲击试验冲击载荷模拟系统，其特征在于所述对比分析包括：冲击响应幅值对比、位置分布对比以及冲击响应随时间变化的曲线对比。
CN202011322031.0A 2020-11-23 2020-11-23 一种跌落式冲击试验冲击载荷模拟系统 Pending CN112417730A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011322031.0A CN112417730A (zh) 2020-11-23 2020-11-23 一种跌落式冲击试验冲击载荷模拟系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011322031.0A CN112417730A (zh) 2020-11-23 2020-11-23 一种跌落式冲击试验冲击载荷模拟系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112417730A true CN112417730A (zh) 2021-02-26

Family

ID=74777922

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011322031.0A Pending CN112417730A (zh) 2020-11-23 2020-11-23 一种跌落式冲击试验冲击载荷模拟系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112417730A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113418671A (zh) * 2021-05-11 2021-09-21 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 一种跌落式齿轮箱冲击试验台及其试验方法
CN115982863A (zh) * 2023-03-16 2023-04-18 西安航天动力研究所 一种控制响应的冲击试验仿真方法、装置、设备及介质

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107423485A (zh) * 2017-06-12 2017-12-01 四川长虹空调有限公司 带包装的产品跌落仿真分析方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107423485A (zh) * 2017-06-12 2017-12-01 四川长虹空调有限公司 带包装的产品跌落仿真分析方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴彦颖等: "运输包装件跌落冲击响应仿真分析", 《中国包装工业》 *
嵇春艳等: "冲击荷载作用下船舶管路系统动力响应时域仿真分析及模型试验", 《舰船科学技术》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113418671A (zh) * 2021-05-11 2021-09-21 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 一种跌落式齿轮箱冲击试验台及其试验方法
CN113418671B (zh) * 2021-05-11 2023-08-01 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 一种跌落式齿轮箱冲击试验台及其试验方法
CN115982863A (zh) * 2023-03-16 2023-04-18 西安航天动力研究所 一种控制响应的冲击试验仿真方法、装置、设备及介质
CN115982863B (zh) * 2023-03-16 2023-07-14 西安航天动力研究所 一种控制响应的冲击试验仿真方法、装置、设备及介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Aykan et al. Vibration fatigue analysis and multi-axial effect in testing of aerospace structures
CN112417730A (zh) 一种跌落式冲击试验冲击载荷模拟系统
CN111368466B (zh) 一种基于频响函数参数修正的机械振动预测方法
CN105260581A (zh) 舰船机电控制设备虚拟振动和冲击试验方法
CN104142265A (zh) 一种基于载荷测量的残余应力检测方法
CN104834795B (zh) 包带连接结构接触摩擦非线性特性模拟方法及系统
Dascotte Model updating for structural dynamics: past, present and future outlook
CN110765560B (zh) 一种基于时变阻尼机械机构振动预测方法
Weber et al. Squeak&rattle simulation at volvo car corporation using the e-line™ method
CN113139316B (zh) 一种利用频响函数指标辨识二维梁结构刚度薄弱环节的方法
CN111753448B (zh) 一种船舶设备高精度冲击计算方法及系统
CN110309617B (zh) 传感器上温度、压力、振动三种载荷直接耦合的仿真方法
CN113312817A (zh) 一种小冲杆疲劳试验获得材料应变-寿命曲线的方法
CN106154057A (zh) 一种通过改变电磁场探头位置研究探头微扰动性的方法
Morris et al. Uncertainty propagation via Monte Carlo simulation in the PWT and VKF wind tunnels at AEDC
CN107798186B (zh) 一种电磁继电器触簧系统贮存退化表征参数的确定方法
Dessena Identification of flexible structures dynamics.
Wieseman Structural dynamics modeling of HIRENASD in support of the aeroelastic prediction workshop
Scheel et al. State-space substructuring with transmission simulator
Wang et al. Element size effect on the analysis of heavy-duty machine cross-rail
Kumar et al. Calibration design evaluations through computational analysis and investigation of a six-component wind tunnel balance
Ho¨ schl et al. Analytical, computational and experimental investigations on stress wave propagation
Wu et al. Dynamic characteristics analysis and vibration experiment of upper-time of flight counter (U-ToFC)
CN116011124B (zh) 一种振动试验系统的仿真建模方法
Xu et al. Identification of engine inertia parameters on the basis of frequency response functions

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20210226