張寧

摘 ?要：力熱聯(lián)合試驗中需加熱與加載同時進行，熱載荷為試驗全程的連續(xù)變化，而力載荷則往往從其中某一時刻開始，且力載荷時間間隔與熱載荷不一致，增加了試驗載荷處理的復(fù)雜程度。針對力熱聯(lián)合試驗的載荷譜再處理問題，設(shè)計并實現(xiàn)了熱試驗時間載荷譜處理軟件的設(shè)計，減少了載荷譜處理的時間，且保證載荷譜處理無人為錯誤，為熱試驗載荷處理提供了捷徑，推動了多場耦合聯(lián)合試驗向低成本、高效、高質(zhì)量的方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：多場耦合試驗;譜處理;高效

中圖分類號：TN274 文獻標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）24-0070-03

Abstract： In the combined forceand heat test， heating and loading must be carried out simultaneously. The thermal load exhibits a continuous change in the whole process of the test， and the force load often starts at a certain moment， and the time interval between the force load and the heat load is inconsistent， which increases the complexity of the test load processing. Aiming at the problem of reprocessing the load spectrum of the combined force and heat test， the thermal test time-load spectrum processing software is designed and implemented， which reduces the time of the load spectrum processing and ensures that the load spectrum processing is free of human errors， thus providing a thermal test load processing shortcutsand promoting the development of multi-field coupling experiments in the direction of low cost， high efficiency， and high quality.

Keywords： multi-field coupling test; spectrum processing; high efficiency

1 概述

隨著飛行器研制技術(shù)的快速發(fā)展，其結(jié)構(gòu)強度地面試驗也越來越復(fù)雜，多場耦合試驗的要求越來越高，結(jié)構(gòu)強度、熱強度、噪聲強度、振動強度試驗技術(shù)相交叉的強度試驗研究越來越深入[1-2]。

力熱聯(lián)合試驗要求力載荷與溫度同時同步加載，熱強度試驗載荷是溫度或者熱流隨著時間的遍歷，而力載荷則是在某個時刻的變化，往往兩者時間軸不一致，試驗前需要進行力熱載荷的處理?，F(xiàn)階段，多采用人工處理的方式，在試驗前費時費力，同時容易出錯，增加了試驗前準(zhǔn)備工作的難度，限制了結(jié)構(gòu)試驗的發(fā)展[3-4]。

本文針對力熱聯(lián)合試驗，試驗前準(zhǔn)備工作中，力載荷時間序列載荷譜處理問題，設(shè)計實現(xiàn)力載荷譜處理軟件，達到快速處理力載荷譜的目的，同時保證載荷譜處理的快速性、正確率、高效性，為力熱聯(lián)合試驗的發(fā)展提供一定的借鑒意義。

2 需求分析

力熱聯(lián)合試驗中，力載荷試驗與熱載荷試驗同步進行，力載荷譜與熱載荷譜均由試驗委托方提供，試驗按照載荷譜要求進行加載，力載荷數(shù)據(jù)如表1所示。

其中，F(xiàn)1k、F1k+1為Tk時刻與Tk+1時刻的1號加載點載荷值，F(xiàn)2k、F2k+1為Tk時刻與Tk+1時刻的2號加載點載荷值，F(xiàn)3k、F3k+1為Tk時刻與Tk+1時刻的3號加載點載荷值。

力載荷譜數(shù)據(jù)為非等間隔時間的數(shù)據(jù)，而熱載荷數(shù)據(jù)為以秒為時間間隔的數(shù)據(jù)，兩者在時間軸上并不統(tǒng)一?，F(xiàn)階段，力熱聯(lián)合試驗的控制由MTS Flextest200協(xié)調(diào)加載控制設(shè)備完成，其要求載荷譜中的力載荷數(shù)據(jù)與熱載荷數(shù)據(jù)時間軸一致，這就要求試驗前要進行載荷處理，處理時間直接影響試驗的進展速度，并且要求載荷譜處理不能出錯，保證試驗正確的實施。

3 軟件設(shè)計

針對力熱聯(lián)合試驗前，力載荷譜處理的問題，設(shè)計如圖1所示的處理軟件界面，實現(xiàn)載荷譜快速處理。

力載荷處理主要包括3步驟：

（1）選擇excel文件路徑。

（2）界面中顯示原始數(shù)據(jù)，方便檢查。

（3）生成新數(shù)據(jù)。

3.1 讀取數(shù)據(jù)

力載荷譜處理前，需讀取原始的載荷數(shù)據(jù)值，原始載荷數(shù)據(jù)存儲在excel中[5]，格式如圖1所示。原始載荷讀取流程如圖2所示，將載荷數(shù)據(jù)存儲至二維數(shù)組中。

首先，進行原始載荷數(shù)據(jù)excel文件路徑的選擇，由于力載荷譜加載點數(shù)不確定，需進行excel數(shù)據(jù)區(qū)域的確定，第一列為時間序列，隨后每一列代表每一個加載點的載荷數(shù)據(jù)。

原始載荷數(shù)據(jù)讀取完成后，需將載荷數(shù)據(jù)放入二位數(shù)組中，方便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理，二維數(shù)組按照excel中格式存儲原始載荷數(shù)據(jù)。

3.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

需要將力載荷數(shù)據(jù)按照時間間隔為1秒的形式，線性插值，完成對整個試驗過程的載荷數(shù)據(jù)處理，其處理原則遵循式（1）所示。

其中，F(xiàn)為當(dāng)前時刻載荷值，T為當(dāng)前時刻，T在Tk時刻與Tk+1時刻之間，F(xiàn)k、Fk+1為Tk時刻與Tk+1時刻的載荷值。Tk時刻與Tk+1時刻為原始載荷數(shù)據(jù)中相鄰兩行的時間值。

3.3 轉(zhuǎn)換流程

按照公式（1）的轉(zhuǎn)換準(zhǔn)則，將載荷原始數(shù)據(jù)處理[6-7]為時間間隔1秒的載荷譜，其流程如圖3所示。

按照時間T沒加1的遍歷，當(dāng)進去原始數(shù)據(jù)的Tk時刻與Tk+1時刻之間時，按照公式（1）進行計算。

按照原始載荷中時間序列的每一個間隔完成整個載荷譜的計算，則完成了力熱聯(lián)合試驗力載荷譜處理。

4 結(jié)果驗證

試驗載荷原始數(shù)據(jù)如表2所示，其中有三個加載點的載荷數(shù)據(jù)，試驗時間為1200秒，其中原始時間間隔由試驗委托方按照試驗件設(shè)計要求給出。

載荷處理后數(shù)據(jù)如表3所示。為了方便對比，在將新生成載荷數(shù)據(jù)放入新的excel中后，特加入原始數(shù)據(jù)，放入新生成數(shù)據(jù)之后，進行對比。

在進行數(shù)據(jù)對比時，由于數(shù)據(jù)量大，直接的數(shù)值對比不能直接反映轉(zhuǎn)換的正確性，故在excel中引入曲線對比，將原始數(shù)據(jù)與新生成數(shù)據(jù)曲線進行對比，能直觀反映力載荷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的正確性（圖4）。

通過上述對比分析可知，載荷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完全正確，滿足力熱載荷試驗力載荷譜處理的要求。

5 結(jié)論

本文設(shè)計了力熱聯(lián)合試驗力載荷譜處理軟件，完成了結(jié)構(gòu)熱試驗中載荷譜的時間序列處理，在保證轉(zhuǎn)換正確的同時，提高了轉(zhuǎn)換效率，操作簡單，且安全可靠，提高了試驗效率，并且擴展了試驗?zāi)芰Γ撦d荷譜處理方法已在實際試驗中得到應(yīng)用，為同類型結(jié)構(gòu)試驗數(shù)據(jù)處理提供了借鑒意義。

參考文獻：

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