Разработка математических моделей для задач виброиспытаний сложных технических систем

• Автор: Шолом, Сергей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 200 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глав 1. Исследование предметной области и проблем математического моделирования в задачах виброиепмганий сложных технических систем

1.1. Цели и задачи моделирования при создании сложных технических систем

1.2. Анализ видов и задач моделирования при наземных испытаниях сложных технических систем.
1.3. Анализ основных принципов математического моделирования при проведении наземных испытаний сложных технических систем

1.3.1. Математические модели

1.3.2. Основные принципы построения математических моделей

1.3.3. Модификация математических моделей

1.3.4. Испытания на основе математического моделирования сложных технических систем.

1.3.5. Комбинированные и другие виды моделей.

1.4. Анализ видов и методов испытаний изделий на воздействие параметров динамического механического нагружения.
1.4.1. Анализ системы наземной отработки стойкости изделий к параметрам динамического механического нагружения.
1.4.2. Цели и задачи испытаний изделий на воздействие динамических механических нагрузок
1.4.3. Анализ видов и методов виброиспытаний изделий.
1.5. Основные научнотехнические проблемы математического моделирования в задачах виброиспытаний сложных технических систем
1.5.1. Анализ проблемы машинного моделирования случайных вибропроцессов с целью исследования точностных характеристик вибрационных воздействий на объекты виброиеммглний
1.5.2. Анализ проблемы численного моделирования линейных одномерных и многомерных динамических систем для получения оценок статистических характеристик случайных вибропроцессов при воздействии широкополосных и узкополосных помех.
1.5.3. Анализ проблемы экспериментального подтверждения соответствия установленным требованиям показателей качества статистических характеристик воспроизводимой вибростендами случайной вибрации
1.5.4. Постановка задач диссертации
Выводы.
Глава 2. Математическое моделирование случайных вибропроцессов, ориентированное на получение точностных характеристик вибрационных воздействий на объекты внброиспмтаний
2.1. Разработка и исследование адаптированной к виброиспытаниям сложных технических систем обобщенной модели процесса формирования погрешностей .
2.2. Математические модели для определения показателей точности оценок статистических характеристик случайных вибрационных процессов
2.3. Разработка стратегии повышения точности спектрального оценивания и формирование комплекса статистических критериев качества спектральных оценок случайного вибрационного процесса.
2.3.1. Исследование проблем спектрального анализа
2.3.2. Формирование комплекса статистических критериев качества спектральных оценок случайного вибрационного процесса
2.4. Математические модели для определения показателей точности взаимного спектрального анализа случайных вибропроцессов
2.4.1. Исследование характеристик стохастической взаимосвязи двух случайных вибропроцессов
2.4.2. Математические модели для расчета статистических критериев качества оценок характеристик взаимного спектрального анализа
2.5. Математическое моделирование линейных динамических систем для расчега показателей точности частотных характеристик.
2.5.1. Исследование частотных характеристик линейных динамических систем.
2.5.2 Математические модели для расчета статистических критериев качества оценок частотных характеристик линейных динамических систем .
Выводы.
Г лава 3. Численное моделирование линейных одномерных и многомерных динамических систем, ориентированное на исследование оценок статистических характеристик случайных вибропроцессов при воздействии широкополосных и узкополосных помех
3.1. Численное моделирование линейных одномерных динамических систем при воздействии широкополосных и узкополосных помех.
3.1.1. Численное моделирование линейной одномерной динамической системы при воздействии на се входе гармонического сигнала на фоне широкополосной помехи.
3.1.2. Численное моделирование линейной одномерной динамической системы при воздействии на се входе гармонического сигнала на фоне узкополосной помехи
3.2. Численное моделирование линейных многомерных динамических
систем и исследование статистических характеристик многомерных стационарных случайных процессов.
3.2.1. Разработка алгоритма расчета статистических характеристик многомерных стационарных случайных процессов в линейных системах со многими входами и одним выходом.
3.2.2. Численное моделирование многомерных стационарных случайных процессов в линейной динамической системе с многими входами и одним выходом .
Выводы
Глава 4. Экспериментальное исследование и практическая реализация в промышленности результатов математического и численного моделирования при проведении сертификационных испытаний вибросгсндов .
4.1. Цели и задачи сертификации испытательных стендов
4.2. Структура системы моделирования РЯСХЗЯТАТ
4.3. Экспериментальное подтверждение показателей качества статистических характеристик случайной вибрации при сертификационных испытаниях вибростендов.
4.3.1. Состав и основные характеристики сертифицируемого вибростенда .
4.3.2. Экспериментальное исследование эффективности сглаживания оценок СПМ и ЛЧХ тестового гармонического сигнала различными типами функции окон данных.
4.3.3. Экспериментальное подтверждение статистических критериев качества оценок СПМ и АЧХ при проведении сертификационных испытаний вибростенда
Выводы
Заключение
Литература


Проверка адекватности модели включает накопление результатов моделирования и их обработку с сопоставительным апатитом точности полученных результатов моделирования с результатами лабораторного эксперимента. Критерии адекватности определяются па основе теории подобия. Этап 7. Использование результатов моделирования производится для следующих целей а при разработке ОИ для совершенствования его структуры и функционирования, оптимизации процедур испытаний и контроля б моделирования работающего ОИ, когда требуется более полная информация о его свойствах, чем полученная при лабораторных испытаниях в моделирование сложного работающего ОИ, когда требуется определение степени нагружения отдельных блоков его структуры или эффективности их взаимосвязей. Изложенные соображения позволяют в общем плане определить области применения испытаний с использованием методов моделирования. Возможность использования математического моделирования определяется наличием соответствующих соотношений и трудоемкостью расчетов, которая во многом зависит от характеристик используемых ЭВМ. Возможность использования физического моделирования определяется свойствами ОИ и видами испытательных воздействий. Если ОИ является сложной технической системой, состоящей из большого числа отдельных звеньев блоков, узлов, имеющих существенно различную стойкость устойчивость к разным видам испытательных воздействий, то могут применяться испытания с использованием физических моделей. В тех случаях, когда ОИ обладает свойствами, при которых сложные внешние воздействия могут быть заменены воздействиями более простыми или с меньшей интенсивностью, используются испытания на основе физического моделирования воздействий на ОИ. Идея физического моделирования не исчерпывает весь арсенал методов и средств отработки СТС и повышения ее эффективности. Все чаше в пракгику их отработки внедряются математические модели. Естественно, это справедливо для условий, когда известен оператор исследуемого процесса. У и X два вектора, первый из которых характеризует выход, а второй вход системы А оператор. Тогда из сферы исследования непосредственно исключается не только физическая модель, но и сам объект Они становятся лишь источником информации, используемой для определения и уточнения вида модели. Математическая модель описывает структуру функциональных связей между варьируемым составом значимых факторов и выходным качеством процесса. При этом вход и выход модели должны находиться в математическом равновесии, состояние которого может быть как статическим, так и динамическим. Весьма важно при моделировании выявить состав значимых факторов и установить условия, влияющие на характеристику, подлежащую оптимизации. Состав значимых факторов обусловлен свойствами самой системы и его необходимо выявлять самым тщательным образом, так как поспешность в этих вопросах всегда приводит к ошибкам. Однако чем больше факторов включается в модель, тем сложнее ее решение. Поэтому важно также своевременно исключить из программы испытаний факторы, влияние которых на исследуемый процесс пренебрежимо мало или их эффект соизмерим с ошибкой аппроксимации. Основные вехи на пути создания математических моделей заключаются в том, что путем анализа априорных данных изучаются основные свойства и характер поведения системы, возможность применения аналитических методов или законов, устанавливающих совокупность структурных связей между всеми переменными исследуемого процесса. Затем на основе накопившейся информации строится предварительная модель, результаты исследования которой должны находиться в непосредственном соответствии с поведением натурного объекта Всякое заметное несоответствие их свойств устраняется путем модификации модели, ее совершенствования Практически этот процесс должен идти непрерывно. Если для физических моделей важно сохранить физическое подобие натуре, касаясь не только выходных характеристик, но и основных внутренних свойств системы, то для математических моделей, как правило, важно сохранить только подобие реакции выхода на вход.