一种控制响应的冲击试验仿真方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及流固耦合分析，尤其涉及一种控制响应的冲击试验仿真方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、贮箱作为液体介质常见的存储结构，广泛应用于航空、航天、交通等工业领域，在外界激振力作用下，箱内液体发生不受液面约束的非线性和随机性自由移动。在开展充液贮箱低频冲击试验时，在低量级冲击载荷作用下，贮箱内液体晃动惯性力较小，此时试验控制响应精度较高。然而随着试验量级的提升，流体影响成分占比逐渐增大，当超过某一试验量级时，液体晃动惯性力反作用于试验夹具，导致在满量级试验时，控制响应的曲线存在超差特性，产品存在“过试验”考核现象，不满足试验质量要求。

2、针对该问题，目前仅能通过单一试验的方式对控制响应进行分析研究，若存在超差特性需生产新结构形式夹具再继续进行冲击试验尝试，直到试验控制曲线不再出现超差特性为止，产品切实达到试验要求的考核目的，整个试验迭代过程费时、费力、费用巨大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种控制响应的冲击试验仿真方法、装置、设备及介质，用于解决目前仅能通过单一试验的方式对充液贮箱冲击试验中的控制响应进行确定，费时费力且费用巨大的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种控制响应的冲击试验仿真方法，包括：

4、获取火箭发动机充液贮箱冲击试验中各部件的几何模型和冲击试验中目标上一量级对应的控制加速度响应；

5、基于各部件的几何模型建立冲击试验的流固耦合动力学仿真模型；

6、基于所述目标上一量级对应的控制加速度响应确定目标量级对应的支反力；

7、将所述目标量级对应的支反力施加在所述流固耦合动力学仿真模型中的振动台部件的底部，并通过双向流固耦合方法计算得到仿真数据；

8、提取所述仿真数据中夹具部件底部的加速度信号作为目标量级对应的仿真控制响应。

9、与现有技术相比，本发明提供的一种控制响应的冲击试验仿真方法中，根据获取的火箭发动机充液贮箱冲击试验中各部件的几何模型建立的流固耦合动力学仿真模型能够真实有效的对充液贮箱冲击试验过程中控制响应的非线性变化过程进行仿真，同时可以清晰得到冲击试验的结构响应和液体运动轨迹；通过目标上一量级对应的控制加速度响应确定目标量级对应的支反力，考虑了充液贮箱中水域惯性力对夹具动特性的影响，使得到的支反力更加准确；将目标量级对应的支反力施加在流固耦合动力学仿真模型中的振动台部件的底部，并通过双向流固耦合方法计算得到仿真数据；提取仿真数据中夹具部件底部的加速度信号作为目标量级对应的仿真控制响应，采用力这种非强迫形式对流固耦合动力学仿真模型进行加载，可以使计算得到的结果更加准确；另外当冲击试验的控制曲线存在超差特性，产品存在“过试验”考核现象时，仅需更改获取的冲击试验中相关部件的结构参数即可进行新的冲击试验仿真，解决了目前单一试验方法存在的费时费力且费用巨大的问题。

10、第二方面，本发明还提供一种控制响应的冲击试验仿真装置，包括：

11、几何模型和控制响应获取模块，用于获取火箭发动机充液贮箱冲击试验中各部件的几何模型和冲击试验中目标上一量级对应的控制加速度响应；

12、流固耦合动力学仿真模型建立模块，用于基于各部件的几何模型建立冲击试验的流固耦合动力学仿真模型；

13、目标量级对应的支反力确定模块，基于所述目标上一量级对应的控制加速度响应确定目标量级对应的支反力；

14、目标量级对应的仿真模块，将所述目标量级对应的支反力施加在所述流固耦合动力学仿真模型中的振动台部件的底部，并通过双向流固耦合方法计算得到仿真数据；

15、仿真控制响应提取模块，用于提取所述仿真数据中夹具部件底部的加速度信号作为目标量级对应的仿真控制响应。

16、与现有技术相比，本发明提供的一种控制响应的冲击试验仿真装置的有益效果与上述技术方案所述一种控制响应的冲击试验仿真方法的有益效果相同，此处不做赘述。

17、第三方面，本发明还提供一种控制响应的冲击试验仿真设备，包括：

18、通信单元/通信接口，用于获取火箭发动机充液贮箱冲击试验中各部件的几何模型和冲击试验中目标上一量级对应的控制加速度响应；

19、处理单元/处理器，用于基于各部件的几何模型建立冲击试验的流固耦合动力学仿真模型；

20、基于所述目标上一量级对应的控制加速度响应确定目标量级对应的支反力；

21、将所述目标量级对应的支反力施加在所述流固耦合动力学仿真模型中的振动台部件的底部，并通过双向流固耦合方法计算得到仿真数据；

22、提取所述仿真数据中夹具部件底部的加速度信号作为目标量级对应的仿真控制响应。

23、与现有技术相比，本发明提供的一种控制响应的冲击试验仿真设备的有益效果与上述技术方案所述一种控制响应的冲击试验仿真方法的有益效果相同，此处不做赘述。

24、第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令被运行时，实现上述控制响应的冲击试验仿真方法。

25、与现有技术相比，本发明提供的一种计算机可读存储介质的有益效果与上述技术方案所述一种控制响应的冲击试验仿真方法的有益效果相同，此处不做赘述。

技术特征：

1.一种控制响应的冲击试验仿真方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述一种控制响应的冲击试验仿真方法，其特征在于，所述基于所述目标上一量级对应的控制加速度响应确定目标量级对应的支反力，包括：

3.根据权利要求1所述一种控制响应的冲击试验仿真方法，其特征在于，所述火箭发动机充液贮箱冲击试验的部件包括：贮箱壳体，夹具、振动台以及壳内水域，所述基于各部件的几何模型建立冲击试验的流固耦合动力学仿真模型，包括：

4.根据权利要求1所述一种控制响应的冲击试验仿真方法，其特征在于，所述将所述目标量级对应的支反力施加在所述流固耦合动力学仿真模型中的振动台部件的底部，并通过双向流固耦合方法计算得到仿真数据，包括：

5.根据权利要求2所述一种控制响应的冲击试验仿真方法，其特征在于，所述将所述目标上一量级对应的控制加速度响应加载在所述流固耦合动力学仿真模型中的振动台部件底部，并通过双向流固耦合方法计算得到初始仿真数据，包括：

6.根据权利要求4所述一种控制响应的冲击试验仿真方法，其特征在于，所述基于所述耦合面的接触力计算sph粒子的位置和状态量，并对有限单元节点的状态量进行更新，得到仿真数据，包括：

7.根据权利要求1所述一种控制响应的冲击试验仿真方法，其特征在于，所述提取所述仿真数据中夹具部件底部的加速度信号作为目标量级对应的仿真控制响应，之后还包括：

8.一种控制响应的冲击试验仿真装置，其特征在于，包括：

9.一种控制响应的冲击试验仿真设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令被运行时，实现权利要求1~7任一项所述控制响应的冲击试验仿真方法。

技术总结
本发明公开一种控制响应的冲击试验仿真方法、装置、设备及介质，涉及流固耦合分析技术领域，以解决现有仅能通过试验的方式得到控制响应的问题，一种控制响应的冲击试验仿真方法包括：获取冲击试验中各部件的几何模型和目标上一量级对应的控制加速度响应；建立流固耦合动力学仿真模型，基于目标上一量级对应的控制加速度响应确定目标量级对应的支反力，将目标量级对应的支反力施加在流固耦合动力学仿真模型中的振动台部件的底部，并通过双向流固耦合方法计算得到仿真数据；提取仿真数据中夹具部件底部的加速度信号作为目标量级对应的仿真控制响应。本发明提供的控制响应的冲击试验仿真方法用于对充液贮箱冲击试验进行仿真得到仿真控制响应。

技术研发人员：王旭阳,王珺,薛杰,宋少伟,张磊,庞勇,吴琼
受保护的技术使用者：西安航天动力研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11