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申请/专利权人：中国空间技术研究院

摘要：本发明涉及一种卫星部件快速声振预示方法，属于卫星局部声振预示技术领域；步骤一、建立卫星有限元FE模型，并准备历史声振试验声压级数据；设置声振试验的最大频率阈值为fA，则声振试验的全频段范围为0‑fA；步骤二、针对卫星FE模型中的星本体外大部件进行声振模拟方法选择；步骤三、针对卫星FE模型中的星本体舱板进行声振模拟方法选择；步骤四、针对卫星FE模型中星本体外小部件进行声振模拟方法选择；本发明适用于当只关注卫星局部声振响应时，建立快速有效的局部模型，降低建立完整卫星模型的难度和计算时间。

主权项：1.一种卫星部件快速声振预示方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、建立卫星有限元FE模型，并准备历史声振试验声压级数据；设置声振试验的最大频率阈值为fA，则声振试验的全频段范围为0-fA；步骤二、针对卫星FE模型中的星本体外大部件进行声振模拟方法选择；星本体外大部件包括太阳能电池板、天线、馈电塔；所述步骤二中，针对星本体外大部件进行声振模拟方法包括FE法和统计能量SEA法；当采用FE法进行声振模拟时：将卫星FE模型中需进行声振模拟的星本体外大部件在与其他部件连接处建立固定约束，采用FE法计算出星本体外大部件在0-1.2fA频段的模态结果；将星本体外大部件FE模型导入声振分析软件VAOne中，在声振分析软件中调用半无限场模拟结构声辐射；在声振分析软件中调用扩散声场模拟声压激励；并将历史声振试验声压级数据增加3dB后加载于需进行声振模拟的星本体外大部件的外表面；耦合损耗因子和模态密度采用声振分析软件内部自动计算值；内损耗因子来源于内损耗因子试验历史数据；在声振软件中导入星本体外大部件在0-1.2fA频段的模态结果，进行声振分析解算，得到需进行声振模拟的星本体外大部件在0-fA全频段声振响应；当采用SEA法进行声振模拟时：在VAOne声振分析软件中建立需进行声振模拟的星本体外大部件SEA模型，结构声辐射、声压激励、内损耗因子、耦合损耗因子和模态密度与低频段一致，进行声振分析解算，得到需进行声振模拟的星本体外大部件在0-fA全频段声振响应；所述步骤二中，声振模拟方法选择的内容为：FE法获得需进行声振模拟的星本体外大部件中各网格位置点的声振响应，解析时间大于SEA法；当需要星本体外大部件各位置点精细响应结果时，选择FE法；SEA法获得需进行声振模拟的星本体外大部件的平均声振响应，解析时间小于FE法；当只需要星本体外大部件平均总均方根值响应结果时，选择SEA法；步骤三、针对卫星FE模型中的星本体舱板进行声振模拟方法选择；星本体舱板包括对地板、背地板、南服务舱、北服务舱、南通信舱、北通信舱；对地板、背地板、南服务舱、北服务舱、南通信舱和北通信舱围成卫星长方体壳体结构；所述针对卫星FE模型中的星本体舱板进行声振模拟方法包括三种方法，分别是对所有星本体舱板采用低频段为FE法且高频段SEA法进行声振模拟、对某一星本体舱板+内外部直接相连舱板采用低频段为FE法且高频段SEA法进行声振模拟、对某一星本体舱板+内外部直接相连舱板采用0-fA全频段FE法进行声振模拟；步骤四、针对卫星FE模型中星本体外小部件进行声振模拟方法选择；星本体外小部件包括10N推进器、太阳敏感器、星敏感器；所述对所有星本体舱板采用低频段为FE法且高频段SEA法进行声振模拟的具体方法为：将所有星本体舱板FE模型导入声振分析软件VAOne中，在声振分析软件中建立相应SEA模型，从SEA模型中获得所有星本体舱板在分析带宽内的模态数，设定模态数的基准点为5；将所有星本体舱板基准点为5时模态数对应的频率f1设为频率阈值；则当频率大于等于0且小于f1时，定义为低频段，在低频段采用FE法进行声振模拟；当频率大于等于f1且小于fA时，定义为高频段，在高频段采用SEA法进行声振模拟；当在低频段采用FE法进行声振模拟时：将卫星FE模型中所有星本体舱板与火箭连接处建立固定约束，采用FE法计算出所有星本体舱板在0-1.2f1频段的模态结果；将所有星本体舱板FE模型导入声振分析软件VAOne中，在声振分析软件中调用半无限场模拟结构声辐射；在声振分析软件中调用扩散声场模拟声压激励；并将历史声振试验声压级数据增加3dB后加载于所有星本体舱板中为卫星外部结构的外表面；耦合损耗因子和模态密度采用声振分析软件内部自动计算值；内损耗因子来源于内损耗因子试验历史数据；在声振软件中导入所有星本体舱板在0-1.2f1频段的模态结果，进行声振分析解算，得到所有星本体舱板在0-f1频段内的声振响应；当在高频段采用SEA法进行声振模拟时：在f1-fA的频段内，在VAOne声振分析软件中建立所有星本体舱板的SEA模型，结构声辐射、声压激励、内损耗因子、耦合损耗因子和模态密度与低频段一致；进行声振分析解算，得到所有星本体舱板在f1-fA频段内的声振响应；所述对某一星本体舱板+内外部直接相连舱板采用低频段为FE法且高频段SEA法进行声振模拟的方法为：将某一星本体舱板+内外部直接相连舱板FE模型导入声振分析软件VAOne中，在声振分析软件中建立相应SEA模型，从SEA模型中获得该结构在分析带宽内的模态数，设定模态数的基准点为5；将该星本体舱板+内外部直接相连舱板的基准点为5时模态数对应的频率f1设为频率阈值；则当频率大于等于0且小于f1时，定义为低频段，在低频段采用FE法进行声振模拟；当频率大于等于f1且小于fA时，定义为高频段，在高频段采用SEA法进行声振模拟；当在低频段采用FE法进行声振模拟时：将卫星FE模型中该星本体舱板+内外部直接相连舱板与其他部件连接处建立固定约束，采用FE法计算出该星本体舱板+内外部直接相连舱板在0-1.2f1频段的模态结果；将该星本体舱板+内外部直接相连舱板的模型导入声振分析软件VAOne中，在声振分析软件中调用半无限场模拟结构声辐射；在声振分析软件中调用扩散声场模拟声压激励；并将历史声振试验声压级数据增加3dB后加载于该星本体舱板+内外部直接相连舱板中为卫星外部结构的外表面；耦合损耗因子和模态密度采用声振分析软件内部自动计算值；内损耗因子来源于内损耗因子试验历史数据；在声振软件中导入该星本体舱板+内外部直接相连舱板在0-1.2f1频段的模态结果，进行声振分析解算，得到该星本体舱板+内外部直接相连舱板在0-f1频段内的声振响应；当在高频段采用SEA法进行声振模拟时：在f1-fA的频段内，在VAOne声振分析软件中建立该星本体舱板+内外部直接相连舱板SEA模型，结构声辐射、声压激励、内损耗因子、耦合损耗因子和模态密度与低频段一致；进行声振分析解算，得到该星本体舱板+内外部直接相连舱板在f1-fA频段内的声振响应；所述声振模拟方法选择的内容为：对所有星本体舱板采用低频段为FE法且高频段SEA法进行声振模拟的方法全频段准确度高，相对于完整卫星模型计算时间缩短约60％，只获得低频段的舱板各点的声振响应曲线，适用于关注多个舱板响应的情况；对某一星本体舱板+内外部直接相连舱板采用低频段为FE法且高频段SEA法进行声振模拟的方法只获得低频段的舱板各点的声振响应曲线，全频段准确度高，相对于完整卫星模型计算时间缩短约90％，适用于单个舱板全频段声振响应预示；对某一星本体舱板+内外部直接相连舱板采用全频段FE法进行声振模拟的方法仅在前2000Hz预示准确度高，由于卫星舱板声振响应主要集中在前2000Hz内，所以该方法反应舱板全频段声振特性，同时获得前2000Hz舱板各点声振响应曲线，相对于完整卫星模型计算时间缩短约85％；所述步骤四中，针对卫星FE模型中星本体外小部件进行声振模拟方法包括两种方法，分别是星本体外小部件全频FE+小部件挂载舱板低频段FE且高频段SEA+内外部直接相连舱板低频段FE且高频段SEA法，以及星本体外小部件+小部件挂载舱板+内外部直接相连舱板全频段FE法；所述声振模拟方法选择的内容为：星本体外小部件全频FE+小部件挂载舱板低频段FE且高频段SEA+内外部直接相连舱板低频段FE且高频段SEA法在高频段时准确度不高，相对于完整卫星模型计算时间缩短约90％，应用于计算时间紧张，对精度要求不高的情况；星本体外小部件+小部件挂载舱板+内外部直接相连舱板全频段FE法在前2000Hz预示准确度高，由于星本体外小部件声振响应主要集中在前2000Hz内，该方法反应其全频段声振特性，同时获得前2000Hz星本体外小部件和挂载舱板各点声振响应曲线，相对于完整卫星模型计算时间缩短约85％。

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