閆 松,李 斌,李 鋒
(1.液體火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)重點實驗室,陜西 西安 710100; 2.航天推進(jìn)技術(shù)研究院,陜西 西安 710100)
液體火箭發(fā)動機(jī)是載人登月、深空探測、重型空間站等活動的重要動力系統(tǒng)[1],由于其結(jié)構(gòu)及工作環(huán)境的復(fù)雜性,研制的技術(shù)難度較大。目前國內(nèi)液體火箭發(fā)動機(jī)沿用性能設(shè)計為主、靜強(qiáng)度分析校核、故障問題為導(dǎo)向的動強(qiáng)度試驗驗證考核的研制模式。這種設(shè)計模式容易導(dǎo)致產(chǎn)品有較大呆重,發(fā)動機(jī)推重比低,而薄弱環(huán)節(jié)的可靠性依然不足。國外先進(jìn)液體動力設(shè)計采用結(jié)構(gòu)設(shè)計與動力學(xué)設(shè)計同步進(jìn)行的方案(圖1),在設(shè)計制造渦輪泵、噴管、推力室等各部件的同時建立其有限元模型,通過開展部件級模態(tài)試驗不斷修正各部件的有限元模型,最終通過合成的整機(jī)模型計算界面載荷和應(yīng)力應(yīng)變水平,這種設(shè)計方式由于在發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計階段考核了發(fā)動機(jī)的動強(qiáng)度,不僅縮短了研制周期,而且避免了不必要的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度冗余,大大提高了發(fā)動機(jī)性能[2]。
圖1 Vulcain發(fā)動機(jī)力學(xué)設(shè)計過程[2]Fig.1 Mechanical design process of Vulcain engine[2]
為了節(jié)約成本,可重復(fù)使用成為未來液體火箭發(fā)動機(jī)的發(fā)展趨勢。計算結(jié)構(gòu)疲勞壽命,首先必須清楚知道結(jié)構(gòu)的動載荷。美國在1996年啟動的MC-1發(fā)動機(jī)項目,其研究目標(biāo)是制造低成本可重復(fù)使用的發(fā)動機(jī),該發(fā)動機(jī)界面載荷計算采用如下分析方法:由發(fā)動機(jī)試車時關(guān)鍵部位測點的一組加速度響應(yīng)PSD曲線定義發(fā)動機(jī)動力學(xué)環(huán)境,通過在有限元模型上(渦輪泵、燃燒室、燃?xì)獍l(fā)生器)施加一組等效激勵再現(xiàn)該動力學(xué)環(huán)境。圖2 為MC-1發(fā)動機(jī)多源激勵試驗研究,這也是NASA第一次采用發(fā)動機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型計算界面載荷,不僅得到了局部結(jié)構(gòu)修改導(dǎo)致整個發(fā)動機(jī)中載荷傳遞路徑的變化情況,而且振動響應(yīng)仿真結(jié)果和熱試車數(shù)據(jù)取得很好的一致性[3]。
圖2 MC-1發(fā)動機(jī)多源激勵試驗[3]Fig.2 Multi-source excitation test of MC-1 engine[3]
目前國內(nèi)液體火箭發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計難以考慮發(fā)動機(jī)動強(qiáng)度,原因主要有兩點:1)結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型精度不足以進(jìn)行動力學(xué)設(shè)計;這是由于發(fā)動機(jī)組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜、連接與約束形式多樣化,特別對于螺旋銑槽、夾層結(jié)構(gòu)等,難以準(zhǔn)確建立其動力學(xué)模型。2)模型施加多大的等效力載荷不清楚,多源載荷等效方法欠缺。模型修正技術(shù)作為液體動力技術(shù)基礎(chǔ)研究的一個重要研究方向[4],是提高液體火箭發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型精度的有效途徑,本文對其在液體火箭發(fā)動機(jī)中的應(yīng)用情況作介紹,并對目前模型修正技術(shù)進(jìn)行分類,重點介紹適用于液體火箭發(fā)動機(jī)的基于靈敏度的模型修正方法,最后指出模型修正技術(shù)的未來發(fā)展趨勢。
MC-1(Fastrac)發(fā)動機(jī)是由馬歇爾航天飛行中心設(shè)計研制的6萬磅(27.2 t)推力的液氧煤油發(fā)動機(jī),在MC-1發(fā)動機(jī)研制過程中,NASA建立了包括燃燒室、噴管、渦輪泵、燃?xì)獍l(fā)生器、常平座和主要管路的整機(jī)有限元模型(圖3)。為了獲得整機(jī)精確的結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型,共進(jìn)行了超過5輪的模型修正,并單獨開展了高溫下復(fù)合材料噴管的模態(tài)試驗用于修正噴管的動力學(xué)模型(圖4):
第1輪:渦輪泵采用集中質(zhì)量;
第2輪:增加并修改部分管路模型;
第3輪:渦輪泵由集中質(zhì)量單元修改為梁單元,增加推進(jìn)劑供應(yīng)管路,修正渦輪泵模型;
第4輪:開展噴管自由-自由模態(tài)試驗,修正800Hz內(nèi)噴管模型;
第5輪:重新設(shè)計噴管,重新構(gòu)建動力學(xué)模型。
最終建立整機(jī)有限元模型前10階固有頻率都和試驗值吻合較好,最大誤差不超過5%,第一次在新發(fā)動機(jī)設(shè)計中使用整機(jī)模型計算了發(fā)動機(jī)界面載荷力[3, 5, 6]。
圖3 MC-1發(fā)動機(jī)及其結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型[6]Fig.3 MC-1 engine and dynamic FE model[6]
圖4 試驗臺上的噴管二節(jié)徑振型[7]Fig.4 Two nodal diameter (ND) mode of nozzle on test stand[7]
SSME是最早應(yīng)用結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型進(jìn)行設(shè)計分析的液體火箭發(fā)動機(jī)。1976年5月至1978年4月,基于SPAR有限元計算程序分別建立了高壓燃料泵、高壓氧泵和SSME(不包括渦輪泵)的有限元模型用于動力學(xué)仿真。1977年8月20號至9月1號結(jié)構(gòu)動力學(xué)研究公司(Structural Dynamics Research Corporation)在國家空間技術(shù)試驗室(National Space Technology Laboratory)對SSME進(jìn)行模態(tài)試驗。由于當(dāng)時計算機(jī)水平限制,整機(jī)動力學(xué)模型以梁單元為主(圖 5),但修正后整機(jī)動力學(xué)模型具有相當(dāng)高的精度,選擇氧泵有較大相對位移的15階振型與試驗結(jié)果對比,其中有9階的誤差小于5%,有3階誤差小于10%,只有3階模態(tài)沒能描述[8]。
圖5 SSME模型[8] Fig.5 SSME model[8]
隨著計算機(jī)水平的提高,SSME結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型不再限制于梁單元。1983年,Lockheed-Huntsville建立了包含實體單元、殼單元更為詳細(xì)的SSME整機(jī)動力學(xué)模型(圖 6),為了提高計算效率,整機(jī)模型采用超單元,將SSME分為燃?xì)夤?,主燃燒室,高壓燃料泵,高壓氧泵,噴?個超單元[9]。
圖6 SSME各部件及整機(jī)結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型(噴管未顯示完全)[9] Fig.6 FE models of SSME components and whole system structure (The nozzle is not shown completely)[9]
而后,SSME對燃?xì)鈴澒苓M(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計,并采用單晶葉片用于旋轉(zhuǎn)部件,為了了解高壓氧泵詳細(xì)的動力學(xué)特性,Lockheed-Huntsville建立了氧泵殼體和轉(zhuǎn)子部件的動力學(xué)模型,并利用試驗結(jié)果修正了動力學(xué)模型,花費了相當(dāng)大的人力物力[10]。
1984年在地面試車過程中由于燃料泵的異常同步振動導(dǎo)致試車終止,深入調(diào)查表明在燃料泵一級葉輪蓋板上形成了高周疲勞裂紋,由于這次疲勞失效以及其他相關(guān)的轉(zhuǎn)子問題,NASA投入了相當(dāng)大的精力研究分析該部件,進(jìn)行了大量的相關(guān)試驗。理論建模方面僅轉(zhuǎn)子的動力學(xué)模型就有5個,Lockheed NASTRAN模型、Rockwell STARDYNE 模型、NASA/MSFC EAL模型、Lockheed DIAL模型和Lockheed EAL模型。分析結(jié)果表明一級轉(zhuǎn)子的共振頻率落在了泵的工作頻率內(nèi)[11]。
2011年,SSME的結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型用于計算噴管流動分離的側(cè)向力載荷引起的動力學(xué)響應(yīng)[12],從圖7 可以看出,該模型較以往的模型更加精細(xì),氧泵和燃料泵可以反映產(chǎn)品的外形,且整機(jī)模型中包含了較細(xì)的管路。
圖7 SSME結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型[12]Fig.7 SSME structural dynamic FE model[12]
國外航空航天部門對有限元模型修正技術(shù)的工程應(yīng)用極為重視,各國航天機(jī)構(gòu)都制定了有限元模型和試驗相關(guān)性的評價標(biāo)準(zhǔn),其中歐洲空間標(biāo)準(zhǔn)公司(European Cooperation for Space Standardization, ECSS )[13]和NASA[14]的標(biāo)準(zhǔn)如表 1所示,不滿足該標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型禁止使用,MC-1發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型嚴(yán)格符合NASA的模型相關(guān)性評價標(biāo)準(zhǔn),對于重要模態(tài),固有頻率誤差小于5%的要求。
表1 ECSS和NASA模型相關(guān)性標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Model correlation standard of ECSS and NASA
西安航天動力研究所開展了液體火箭發(fā)動機(jī)的建模和模型修正工作,建立了YF-115、YF-115四機(jī)并聯(lián)、YF-100雙機(jī)等各型號的整機(jī)模型(圖8)。在對YF-100發(fā)動機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)動力學(xué)建模時,模態(tài)試驗在試車臺進(jìn)行,由于試車臺動圈的影響,不可能提供完全剛性的邊界條件,李鋒[15]在其博士論文中,采用彈簧單元模擬試車臺邊界條件,利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對邊界參數(shù)進(jìn)行了識別,識別結(jié)果與試驗值在低頻段取得了較好的一致性,這本質(zhì)上是對邊界參數(shù)的修正。黃道瓊[16]通過對推力室、渦輪泵等結(jié)構(gòu)等效簡化,建立了可以反映四級并聯(lián)發(fā)動機(jī)低頻動態(tài)特性的有限元模型。上海宇航系統(tǒng)工程所董尋虎[17]采用商業(yè)軟件MSC.Patran建立了液體火箭發(fā)動機(jī)的整機(jī)模型,計算所得前3階固有頻率和試驗值符合較好。這些模型都只考慮了低頻(一般為前3階)的動力學(xué)特性,這樣的整機(jī)結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型與國外建立的整機(jī)模型在精度上還有一定差距,特別是達(dá)不到NASA標(biāo)準(zhǔn)(對于重要模態(tài),頻率誤差小于<5%的要求),究其原因,一是對于如推力室夾層結(jié)構(gòu)、發(fā)動機(jī)復(fù)雜連接結(jié)構(gòu)的建模方法缺乏研究,二是我們建立的動力學(xué)模型還處于手工修改的階段,對于液體火箭發(fā)動機(jī)這樣一個大型復(fù)雜的工程結(jié)構(gòu),缺乏系統(tǒng)的行之有效的模型修正方法。
圖8 液體火箭發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型Fig.8 Structural dynamic models of LRE
精確的模態(tài)試驗結(jié)果是進(jìn)行模型修正的依據(jù),近年來,非接觸式測量技術(shù),如三維掃描測振技術(shù)[18]、數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)的發(fā)展使得短時間內(nèi)獲得結(jié)構(gòu)的全場振型成為可能。為了提高液體火箭發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型精度,西安航天動力研究所閆松對比分析了傳統(tǒng)模態(tài)測試方法和三維掃描測振技術(shù)對于模型修正的優(yōu)缺點,并將三維掃描測振技術(shù)獲得的模態(tài)數(shù)據(jù)應(yīng)用于液體火箭發(fā)動機(jī)部件的模型修正[19](圖 9)。相比于傳統(tǒng)模態(tài)試驗手段,該方法無附加質(zhì)量影響,振型空間分辨率高,測點空間定位準(zhǔn)確,特別適合于液體火箭發(fā)動機(jī)等具有復(fù)雜表面和弱剛度結(jié)構(gòu)的模態(tài)試驗和模型修正問題。
最早在20世紀(jì)60年代,美國航空航天工業(yè)的需求促使了適用于有限元模型的半自動修正方法的發(fā)展。對于土星-V運載火箭,早期的1維梁模型用于分析土星-V的橫向振動問題。1974年,利用實驗?zāi)B(tài)數(shù)據(jù)修正了28個梁單元的剪切和彎曲剛度系數(shù),修正程序使得共振頻率誤差從修正前的5%減少到修正后的0.05%[20]。
圖9 基于三維掃描測振的模態(tài)試驗及實測噴管2節(jié)徑振型[19]Fig.9 Modal test based on 3D scanning vibrometry technique and obtained 2ND mode shape[19]
目前模型修正技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于大型復(fù)雜航空航天結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型,如航空發(fā)動機(jī),直升機(jī),衛(wèi)星等。文獻(xiàn)[21]基于靈敏度修正方法,采用3步策略對航空發(fā)動機(jī)整機(jī)動力學(xué)模型(圖 10)進(jìn)行修正,第一步,對各部件模型(component model)進(jìn)行修正;第二步,對各部件組成的子結(jié)構(gòu)(sub-assembly model)進(jìn)行模型修正,主要修正連接處的剛度系數(shù);第三步,對整機(jī)有限元模型進(jìn)行修正。
圖10 航空發(fā)動機(jī)及其結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型[21]Fig.10 Aero-engine and its dynamic model[21]
為了降低直升機(jī)振動和噪聲量級,提高乘坐舒適度,往往采用結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型預(yù)測直升機(jī)結(jié)構(gòu)修改后的動力學(xué)特性。文獻(xiàn)[22]詳細(xì)介紹了對Lynx Mk7直升機(jī)結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型(圖11)的修正過程,包括誤差定位方法、待修正參數(shù)選擇方法等,采用的是經(jīng)典的基于靈敏度的模型修正方法,最后對修正后的模型進(jìn)行動力學(xué)響應(yīng)分析,理論和試驗結(jié)果符合較好。
圖11 Lynx Mk7直升機(jī)及其結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型[22]Fig.11 Lynx Mk7 helicopter and its baseline FE model[22]
火箭發(fā)射和上升階段作用于航天器的動力學(xué)載荷,可以通過對衛(wèi)星和箭體進(jìn)行耦合載荷分析(Coupled Load Analysis,CLA)來模擬,衛(wèi)星模型的準(zhǔn)確性決定了低頻狀態(tài)下動力學(xué)響應(yīng)分析的精度。為了提高分析的準(zhǔn)確性,衛(wèi)星的有限元模型必須根據(jù)動力學(xué)試驗結(jié)果來修正[23]。Doupe[24]詳細(xì)介紹了對FalconSAT-5衛(wèi)星的模型修正過程,為了得到高質(zhì)量的模態(tài)數(shù)據(jù),衛(wèi)星采用激振器激勵并使用激光測振系統(tǒng)采集數(shù)據(jù),先根據(jù)試驗數(shù)據(jù)對衛(wèi)星的六個面板的模型進(jìn)行修正,得到準(zhǔn)確的面板模型后對整個衛(wèi)星模型進(jìn)行修正,最終預(yù)測的固有頻率誤差在3%以內(nèi)。
洪良友[25]研究了獲得高精度動特性模型的方法,構(gòu)建了建模-預(yù)試驗-試驗結(jié)果評估-模型修正的技術(shù)鏈。丁繼峰[26]綜合有限元建模、模態(tài)試驗、相關(guān)分析和模型修正等技術(shù),構(gòu)造了一套系統(tǒng)的航天器結(jié)構(gòu)有限元模型試驗驗證策略,針對我國新一代大型衛(wèi)星平臺-東方紅四號衛(wèi)星開展了整星有限元模型的試驗驗證研究。
基于實測振動信息來修正結(jié)構(gòu)的有限元模型,使得有限元模型和試驗?zāi)P椭g的誤差在給定的范圍內(nèi)達(dá)到最小,稱為動力學(xué)模型修正。根據(jù)修正對象不同,本質(zhì)上有兩種不同的模型修正方法:矩陣型和參數(shù)型。矩陣型修正方法直接對質(zhì)量、剛度和阻尼矩陣進(jìn)行修正,修正后可以精確的再現(xiàn)試驗?zāi)B(tài)參數(shù),但該方法不考慮實際物理結(jié)構(gòu),修正后有限元節(jié)點的連通性不能保證,目前該方法逐漸被淘汰。參數(shù)型修正方法通過迭代修正有限元模型中不確定的物理參數(shù),通常是材料彈性模量、連接剛度等,修正后的質(zhì)量矩陣和剛度矩陣有物理意義,且修正結(jié)果可以為將來再對相似結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模時提供借鑒。正是由于這些優(yōu)勢,參數(shù)型修正方法成為目前研究的主流。
模型修正技術(shù)自60年代中期發(fā)展至今,已廣泛應(yīng)用于航空航天[27-28]領(lǐng)域,模型修正技術(shù)從單目標(biāo)優(yōu)化發(fā)展到多目標(biāo)優(yōu)化[29-30],從確定性模型修正到統(tǒng)計方法用于模型修正[31]。眾多學(xué)者在這一領(lǐng)域做出了突出貢獻(xiàn),提出了各種各樣的修正方法,Mottershead[32]、朱宏平[33]、李輝[34]、楊智春[35]、郭勤濤[36]等人從不同角度對模型修正問題進(jìn)行了述評和總結(jié),本文重點關(guān)注的是參數(shù)型模型修正方法,依據(jù)是否考慮試驗結(jié)果不確定性,參數(shù)型修正方法分為確定性模型修正和隨機(jī)模型修正兩大類(圖 12)。確定性模型修正不考慮試驗結(jié)果的不確定性,認(rèn)為試驗結(jié)果是確定且唯一的,模型修正過程是調(diào)整模型參數(shù)使之精確再現(xiàn)該試驗結(jié)果。目前確定性模型修正技術(shù)逐漸趨于完善,歸納起來,確定性修正方法主要包括經(jīng)典的基于靈敏度的修正方法[37-38],響應(yīng)面法[39-40],基于優(yōu)化算法的修正方法[41]三類,目前發(fā)展較為成熟的是基于靈敏度的模型修正方法。
基于靈敏度的修正方法假設(shè)試驗結(jié)果是原始有限元模型的擾動,通過修改模型中參數(shù)使得試驗結(jié)果和理論結(jié)果足夠接近。只有當(dāng)初始有限元模型和試驗結(jié)果差別較小,這種方法才有效,該方法需要計算模態(tài)參數(shù)或者頻響函數(shù)對于設(shè)計變量(楊氏模量、密度、截面積、幾何尺寸)的靈敏度,靈敏度定義為設(shè)計參數(shù)發(fā)生微小改變時,模態(tài)參數(shù)改變量與設(shè)計參數(shù)變化量的比值。
假設(shè)測量響應(yīng)與理論計算之間的誤差為ε
ε=zT-z=zT-(zj+SjΔθ)=Δzj-SjΔθ
(1)
式中:下標(biāo)j表示第j次迭代值;zT是測量值;z是理論計算值;S是靈敏度矩陣;Δθ=θj+1-θj是設(shè)計變量的改變量。式(1)中已經(jīng)將理論計算結(jié)果z在zj處Taylor展開。
建立如下形式的目標(biāo)函數(shù)
J=εTWzzε
(2)
式中權(quán)矩陣Wzz是試驗結(jié)果準(zhǔn)確程度的度量。通常情況下測量的響應(yīng)數(shù)目比設(shè)計參數(shù)要多,這時方程是超定的,要獲得嚴(yán)格滿足ε=0的方程的解是不可能的,只能獲得最小二乘意義下的解。將式(1)代入式(2),并令?J/?Δθ=0,可以求得滿足目標(biāo)函數(shù)最小的Δθ,建立如下遞推關(guān)系
(3)
實際計算中,靈敏度矩陣S可能是秩虧的或者是接近秩虧的,這時采用式進(jìn)行計算,待修正參數(shù)每次迭代都會有大的波動而不收斂,稱為病態(tài)問題,處理病態(tài)問題的方法包括正則化、奇異值分解[42-44]等。通常做法是將每次迭代過程中參數(shù)的變化量Δθ限制在某一范圍內(nèi)
圖12 有限元模型修正技術(shù)分類Fig.12 Classification of FE model updating technique
J(Δθ)=εTWzzε+λ2ΔθTWθθΔθ
(4)
得遞推關(guān)系
(5)
基于靈敏度的模型修正方法在過去幾十年中取得了飛速的發(fā)展,已經(jīng)成功應(yīng)用于修正如航空發(fā)動機(jī)、直升機(jī)等大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)[21-22]。目前可以使用的模型修正商業(yè)軟件如FEMTools,SDTools也都是基于靈敏度分析的,但是成功修正模型需要工程師的工程經(jīng)驗和對所建立模型的深刻認(rèn)識。閆松[19]采用基于靈敏度的序列二次規(guī)劃算法成功對液體火箭發(fā)動機(jī)噴管的動力學(xué)模型進(jìn)行了修正。Mezzapesa等[47]將無人機(jī)分成機(jī)身、機(jī)翼等各個子部件,以頻率和振型為目標(biāo)函數(shù)采用商業(yè)軟件FEMtools對各個部件進(jìn)行修正,修正后的各部件理論和試驗的固有頻率和MAC值符合較好,但采用MPC剛性單元合成整機(jī)后理論和試驗值相關(guān)性較差,指出今后修正目標(biāo)集中在對于連接的模擬上。
目前總體來講國外液體火箭發(fā)動機(jī)模型精度較高,模型修正技術(shù)應(yīng)用較多,對于理論模型與試驗結(jié)果相關(guān)性有定量的評價標(biāo)準(zhǔn)。誤差定位技術(shù)、修正參數(shù)選取技術(shù)等已經(jīng)應(yīng)用于如航空發(fā)動機(jī)、直升機(jī)等大型結(jié)構(gòu)上;相對而言,國內(nèi)對于液體火箭發(fā)動機(jī)模型修正研究雖然起步較晚,但目前的優(yōu)勢是計算機(jī)能力較七、八十年代大大提升,使得我們不再限制于梁單元,殼單元等,可以建立一個更加完善、精細(xì)的液體火箭發(fā)動機(jī)動力學(xué)模型。此外,新的測試技術(shù),如三維激光掃描測振技術(shù)在液體火箭發(fā)動機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用將會大大促進(jìn)相關(guān)分析、模型修正等技術(shù)的發(fā)展?;陟`敏度的優(yōu)化算法目前已發(fā)展較為成熟,一般可以在較少的迭代步內(nèi)收斂,在處理復(fù)雜的工程問題時,直接應(yīng)用成熟的商業(yè)軟件往往可以大大減少工作量。實際工程中獲得的試驗結(jié)果往往是不精確、不完備且不確定性的,未來模型修正將會更多的從確定性模型修正向隨機(jī)模型修正發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1] 李斌,丁豐年,張小平.載人登月推進(jìn)系統(tǒng)[M].北京:中國宇航出版社,2011.
[2] JAMES P,ROBIN P,KERNILIS A.Dynamic testing,finite element simulation of the vulcain engine,updating and application to buffeting load case [C]// Proceedings of European Conference on Spacecraft Structures,Materials and Mechanical Testing.Braunschweig,Germany:[s.n.],1999:111-118.
[3] CHRISTENSEN E R,BROWN A M,FRADY G P.Calculation of dynamic loads due to random vibration environments in rocket engine systems [C]// Proceedings of 48th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures,Structural Dynamics,and Materials Conference.Honolulu,Hawaii:AIAA,2007:120-127.
[4] 李斌.構(gòu)建基礎(chǔ)研究平臺,推動液體動力技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展[J].火箭推進(jìn).2014,40(1):1-9.
LI Bin.Establishment of fundamental research platform for promoting innovative development of liquid propulsion technology [J].Journal of rocket propulsion,2014,40(1):1-9.
[5] CHRISTENSEN E R,FRADY G.Structural dynamic analysis of the X-34 rocket engine:AIAA-98-2012 [R].USA:AIAA,1998.
[6] FRADY G,JENNINGS J M,MIMS K,et al.Engine system loads analysis compared to hot-fire data [C]// Proceedings of 43rd AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures,Structural Dynamics,and Materials Conference.Denver,Colorado,2002:1-13.
[7] BROWN A M.Temperature-dependent modal testanalysis correlation of X-34 FASTRAC composite rocket nozzle [J].Journal of propulsion and power,2002,18(2):284-288.
[8] MULLER G R.Finite element models of the space shuttle main engine:NASA TM-78260 [R].USA:NASA,1980.
[9] FOLEY M J,TILLEY D M,WELCH C T.SSME structural dynamic model development-final report.NASA-CR-170960 [R].USA:NASA,1983.
[10] FOLEY M J,WILSON V L.SSME structural dynamic model development-phase Ⅱ.NASA-CR-178708 [R].USA:NASA,1985.
[11] FOLEY M J.SSME structural dynamic model development-final report.NASA-CR-183671 [R].USA:NASA,1989.
[12] BAKER M,PRAY C.Understanding critical dynamic loads for nozzle and nozzle extension design [C]// Proceedings of 47th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit.San Diego,California:AIAA,2011:123-129.
[13] Standardization European Cooperation for Space.Space engineering:structural finite element models ECSS-E-ST-32-03C- 2008 [S].[S.l.:s.n.],2008:3.
[14] National Aeronautics and Space Administration.Load analyses of spacecraft and payloads:NASA-STD-5002 [S].USA:NASA,1996:1.
[15] 李鋒.液氧煤油發(fā)動機(jī)低頻結(jié)構(gòu)動力學(xué)修改研究[D].西安:西北工業(yè)大學(xué),2011.
[16] 黃道瓊,張繼桐,何洪慶.四機(jī)并聯(lián)發(fā)動機(jī)低頻動態(tài)特性分析[J].火箭推進(jìn).2004,30(4):27-31.
HUANG Daoqiong,ZHANG Jitong,HE Hongqing.Low frequency dynamic characteristics of four parallel connected engines [J].Journal of rocket propulsion,2004,30(4):27-31.
[17] 董尋虎,張曉漫.某火箭發(fā)動機(jī)系統(tǒng)振動特性測試和仿真分析[J].火箭推進(jìn).2006,32(1):54-58.
DONG Xunhu,ZHANG Xiaoman.Dynamics test and simulation of a launch vehicle engine system [J].Journal of rocket propulsion,2006,32(1):54-58.
[18] 閆松,李斌,李斌潮等.三維掃描測振技術(shù)在液體火箭發(fā)動機(jī)模態(tài)試驗中應(yīng)用[J].宇航學(xué)報.2017,38(1):97-103.
[19] YAN S,LI B,LI F,et al.Finite element model updating of liquid rocket engine nozzle based on modal test results obtained from 3-D SLDV technique [J].Aerospace Science and Technology,2017,69:412-418.
[20] COLLINS J D,HART G C,HASELMAN T K,et al.Statistical identification of structures [J].AIAA Journal,1974,12(2):185-190.
[21] BOSWALD M,LINK M,SCHEDLINSKI C.Computational model updating and validation of aero-engine finite element models based on vibration test data [C]// Proceedings of Conference:International Forum on Aeroelasticity and Structural Dynamics.Munich,Germany:[s.n.],2005:221-228.
[22] HATCH C,SKINGLE G W,GREAVES C H,et al.Methods for refinement of structural finite element models:summary of the GARTEUR AG14 collaborative programme[C]// Proceedings of the 32nd European Rotorcraft Forum.Maastricht,Netherlands:[s.n.],2006:24-29.
[23] LIM J H.A correlation study of satellite finite element model for coupled load analysis using transmissibility with modified correlation measures [J].Aerospace science and technology,2014,33(1):82-91.
[24] DOUPE C C,SWENSON E D,GEORGE L E,et al.Finite element model tuning with 3D mode shapes from FalconSAT-5 [C]// 50th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures,Structural Dynamics,and Materials Conference.Palm Springs,California:AIAA,2009:18-26.
[25] 洪良友,賈亮,吳艷紅等.航天結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型修正方法研究[J],強(qiáng)度與環(huán)境.2015,42(1):23-30.
[26] 丁繼峰,韓增堯,馬興瑞.大型復(fù)雜航天器結(jié)構(gòu)有限元模型的驗證策略研究[J],宇航學(xué)報.2010,31(2):547-555.
[27] MARWALA T,SIBISI S.Finite element model updating using Bayesian framework and modal properties[J].Journal of aircraft,2005,42(1):275-278.
[28] PAK C,TRUONG S.Creating a test-validated finite-element model of the X-56A aircraft structure [J].Journal of aircraft.2014,51(2):1-24.
[29] JIN S S,CHO S,JUNG H J,et al.A new multi-objective approach to finite element model updating[J].Journal of sound and vibration,2014,333(11):2323-2338.
[30] JAISHI B,REN W X.Finite element model updating based on eigenvalue and strain energy residuals using multiobjective optimisation technique [J].Mechanical systems and signal processing,2007,21(5):2295-2317.
[31] BOULKAIBET I,MTHEMBU L,MARWALA T,et al.Finite element model updating using the shadow hybrid Monte Carlo technique [J].Mechanical systems and signal processing,2015,52:115-132.
[32] MOTTERSHEAD J E.Model updating in structural dynamics:a survey [J].Journal of sound and vibration,1993,167(2):347-375.
[33] 朱宏平,徐斌,黃玉盈.結(jié)構(gòu)動力模型修正方法的比較研究及評估[J].力學(xué)進(jìn)展.2002,32(4):513-525.
[34] 李輝,丁樺.結(jié)構(gòu)動力模型修正方法研究進(jìn)展[J].力學(xué)進(jìn)展.2005,35(2):170-180.
[35] 楊智春,王樂,李斌,等.結(jié)構(gòu)動力學(xué)有限元模型修正的目標(biāo)函數(shù)及算法[J].應(yīng)用力學(xué)學(xué)報.2009(02):288-296.
[36] 郭勤濤,張令彌,費慶國.結(jié)構(gòu)動力學(xué)有限元模型修正的發(fā)展-模型確認(rèn)[J].力學(xué)進(jìn)展.2006,36(1):36-42.
[37] LEE N L.Comparative study of model updating methods based on 2D finite element models for a practical tower structure [J].工程科技與教育學(xué)刊,2014,11(1):43-51.
[39] 蔣寅軍.基于響應(yīng)面方法的復(fù)雜結(jié)構(gòu)模型修正方法研究[D].武漢:武漢大學(xué),2011.
[40] 費慶國,韓曉林,蘇鶴玲.響應(yīng)面有限元模型修正的實現(xiàn)與應(yīng)用[J].振動、測試與診斷.2010,30(2):132-134.
[41] 于開平,劉榮賀.多族群粒子群優(yōu)化算法飛行器結(jié)構(gòu)模型修正[J].振動與沖擊.2013,32(17):79-83.
[42] AHMADIAN H,MOTTERSHEAD J E,FRISWELL M I.Regularisation methods for finite element model updating[J].Mechanical systems and signal processing,1998,12(1):47-64.
[43] HASAN W M,VIOLA E.Use of the singular value decomposition method to detect ill-conditioning of structural identification problems [J].Computer & structure,1997,63(2):267-275.
[44] FRISWELL M I,MOTTERSHEAD J E,AHMADIAN H.Finite element model updating using experimental test data:parametrization and regularization [J].Philosophical Transactions of the Royal Society of London A:mathematical,physical and engineering sciences,2001,359:169-186.
[45] TIKHONOV A N,ARSENIN V Y.Solutions of ill-posed problems [M].New York:John Wiley,1977.
[46] HANSEN P C.Analysis of discrete ill-posed problems by means of the L-curve [J].SIAM seview,1992,34(4):561-580.
[47] MEZZAPESA S A,ARRAS M,COPPOTELLI G,et al.Correlation and updating of an unmanned aerial vehicle finite element model [C]// Proceedings of 56th AIAA/ASCE/AHS/ASC Structures,Structural Dynamics,and Materials Conference.Kissimmee,Florida:AIAA,2015:123-131.