Методика автоматизированной коррекции жесткостных характеристик сложной оболочечной модели конструкции космического аппарата

Авторы

Иголкин А. А.^*, Филипов А. Г.^**, Кузнецов А. В.^***, Сафин А. И.^****

Самарский университет, Московское шоссе, д. 34, г. Самара, Россия

*e-mail: kin.aa@ssau.ru
**e-mail: iskander-filipov@yandex.ru
***e-mail: al.vl.kuznetsov@mail.ru
****e-mail: safin@ssau.ru

Аннотация

В статье описаны основные существующие методы коррекции расчетных моделей и обоснован выбор метода дифференциальной эволюции для разрабатываемой методики. Разработана методика автоматизированной коррекции жесткостных и диссипативных характеристик расчетной модели космического аппарата по экспериментальным данным. В результате автоматизированной коррекции модели максимальные значения погрешности снизились с 54,2 % (до коррекции) до 16,2 %, а значения MAC-критерия получены в диапазоне 0,75–1.

Ключевые слова:

модальные испытания, валидация конечно-элементной модели, метод дифференциальной эволюции, автоматизированная коррекция параметров модели, выбор варьируемых параметров, малый космический аппарат

Список источников

1. Baruch M. Optimization procedure to correct stiffness and flexibility matrices using vibration tests // AIAA Journal. 1978. Vol. 16. No. 11, pp. 1208-1210. DOI: 10.2514/3.61032
2.  Berman A. Comment on “Optimal weighted orthogonalization of measured modes” // AIAA Journal. 1979. Vol. 17. No. 8, pp. 927-928. DOI: 10.2514/3.7529
3.  Berman A., Nagy E.J. Improvement of large analytical model using test data // AIAA Journal. 1983. Vol. 21. No. 8, pp. 1168-1173. DOI: 10.2514/3.60140
4.  Gysin H.P. Critical application of an error matrix method for location of finite element modeling inaccuracies // 4th International Modal Analysis Conference - 1986. Vol. 2, pp. 1339-1351.
5. He J., Ewins D.J. Analytical Stiffness Matrix Correction Using Measured Vibration Modes // International Journal of Analytical and Experimental Modal Analysis. 1986. Vol. 1. No. 3, pp. 9-14.
6.  Lieven N.A.J., Ewins D.J. Expansion of modal data for correlation // Image Management and Communication. 1990, pp. 605-609.
7.  Авершьев А.С., Бобылев С.С., Фалин К.А. Процедура проведения уточненной верификации подробных конечноэлементных моделей конструкций ракетно-космической техники для анализа динамических нагружений в полете на примере транспортного грузового корабля «Прогресс МС» // Космическая техника и технологии. 2018. № 1(20). С. 40-53.
8.  Lieven N.A.J., Waters T.P. The application of high density measurements to dynamic finite element reconciliation // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering (01–28 February 1995; San Jose, CA), pp. 185-192.
9.  Красноруцкий Д.А., Бернс В.А., Лакиза П.А. и др. Метод освобождения динамической расчетной модели летательного аппарата // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2019. Т. 21. № 1(87). С. 37-44.
10.  Mares С., Mottershead J.E., Friswell M.I. Stochastic model updating: Part 1 — theory and simulated example // Mechanical Systems and Signal Processing. 2006. Vol. 20. No. 7, pp. 1674-1695. DOI: 10.1016/j.ymssp.2005.06.006
11.  Mares С., Dratz B., Mottershead J.E., et al. Model updating using Bayesian Estimation // Proceedings of ISMA2006: International Conference on Noise and Vibration Engineering (18–20 September 2006; Heverlee, Belgium), pp. 2607–2616.
12. Marwala T. Finite Element Model Updating Using Computational Intelligence Techniques: Applications to Structural Dynamics. Berlin: Springer Science & Business Media, 2010. 268 p.
13.  Lam H.F., Yang J., Au S.K. Bayesian model updating of a coupled-slab system using field test data utilizing an enhanced Markov chain Monte Carlo simulation algorithm // Engineering Structures. 2015. Vol. 102, pp. 144–155. DOI: 10.1016/j.engstruct.2015.08.005
14.  Хейлен В., Ламменс С., Сас П. Модальный анализ: теория и испытания / Пер. с англ. В.С. Межина и Н.А. Невзорского под ред. И. Смыслова. М.: Новатест, 2010. 319 с.
15.  Allemang R.J. The modal assurance criterion (MAC): twenty years of use and abuse // Sound and vibration. 2003. Vol. 37. No. 8, pp. 14-23.
16.  Николаев С.М. Идентификация параметров моделей динамики сложнопрофильных деталей при обработке фрезерованием: Дисс. ... канд. техн. наук. М., 2017. 187 с.
17.  Кирилин А.Н., Ахметов Р.Н., Шахматов Е.В. и др. Опытно-технологический малый космический аппарат «АИСТ-2Д». Самара: Самарский научный центр РАН, 2017. 324 с.
18.  Иголкин А.А., Сафин А.И., Филипов А.Г. Модальный анализ динамического макета малого космического аппарата «Аист-2Д» // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2018. Т. 17. № 2. С. 100-108. DOI: 10.18287/2541-7533-2018-17-2-100-108
19.  Филипов А.Г. Расчетно-экспериментальная методика определения вибрационных нагрузок для ускоренной отработки конструкции космического аппарата: Дисс. ... канд. техн. наук. 2023. 112 с.
20.  Безмозгий И.М., Софинский А.Н., Чернягин А.Г. Моделирование в задачах вибропрочности конструкций ракетно-космической техники // Космическая техника и технологии. 2014. № 3(6). С. 71–80.
21.  Шорр Б.Ф., Буюкли Т.В., Шорстов В.А. и др. Развитие метода расчета вынужденных колебаний лопаток турбомашин типа «блиск» // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 1. С. 28-38.
22.  Хмельницкий Я.А., Салина М.С., Катаев Ю.П. Динамический расчет солнечных батарей космических аппаратов // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 2. С. 52-60.
23. Терешко А.Г. Расчетно-экспериментальная методика определения динамических характеристик демпферных опор ГТД с упругими кольцами // Вестник Московского авиационного института. 2024. Т. 31. № 4. С. 159-166.
24. Бернс В.А., Жуков Е.П., Маринин Д.А. Идентификация диссипативных свойств конструкций по результатам экспериментального модального анализа // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2016. № 4. C. 4–23. DOI: 10.18698/0236-3941-2016-4-4-23