Simcenter TEST 方案在航天器环境振动试验中的应用（第四期）
航天器在真实飞行中承受的是来自多个方向的复杂耦合振动，而传统的单轴顺序测试存在局限性。同时，如何在实际昂贵的实物试验前最大限度地预测并规避风险，已成为行业的迫切需求。作为本系列的收官之作，本篇将介绍两种面向未来、能够显著提升试验真实性与安全性的先进技术：更贴近真实载荷环境的多轴振动测试，以及融合仿真与控制的革命性方法——虚拟振动台测试。
多轴振动测试
传统单轴顺序测试难以反映实际工况中的复杂耦合振动，导致疲劳试验评价不完整，测试周期过长。多输入多输出（MIMO）振动台控制方案，可同时沿多个轴向施加激励，更真实地复现实际运行振动环境，日益成为提升认证和耐久试验真实性、效率和可靠性的主流方法。
Simcenter™ Testlab™是业界广泛应用的冲击与振动试验方案， Simcenter Testlab 2306版本首次引入MIMO冲击控制能力，可从冲击响应谱（SRS）规范出发，真实复现多轴复杂冲击事件。采用的技术包括时域控制算法与波形回放模式，并添加“防欠试因子”和“阻尼正弦包络”，确保测试结束时，振动台无残余位移或速度，保护设备，确保测试更彻底、更安全，更低风险。
▲ Simcenter TEST试验方案在欧洲航天局Hydra多轴振动试验室大型数据采集中的应用
多轴振动测试
传统单轴顺序测试难以反映实际工况中的复杂耦合振动，导致疲劳试验评价不完整，测试周期过长。多输入多输出（MIMO）振动台控制方案，可同时沿多个轴向施加激励，更真实地复现实际运行振动环境，日益成为提升认证和耐久试验真实性、效率和可靠性的主流方法。
Simcenter™ Testlab™是业界广泛应用的冲击与振动试验方案， Simcenter Testlab 2306版本首次引入MIMO冲击控制能力，可从冲击响应谱（SRS）规范出发，真实复现多轴复杂冲击事件。采用的技术包括时域控制算法与波形回放模式，并添加“防欠试因子”和“阻尼正弦包络”，确保测试结束时，振动台无残余位移或速度，保护设备，确保测试更彻底、更安全，更低风险。
▲ Simcenter TEST试验方案在欧洲航天局Hydra多轴振动试验室大型数据采集中的应用
虚拟振动台测试 航天器的测试设计与执行充满各种挑战。例如动作异常、测试过度或测试不足、难以完全复现参考曲线，常常引发硬件损坏、进度延误、和预算超支。那么如何在实测前降低风险呢？ “虚拟振动台”方法应运而生。该创新技术采用Simcenter Testlab RT实时仿真硬件，将航天器结构、振动台模型，下载到Simcenter Testlab RT实时仿真计算机中，进行实时计算，模拟航天器和振动台的响应，和振动控制器实现实时的、闭环的互动，从而实现虚拟试验的整体方案。 一种建模方式，是通过建立详细的FE模型（例如Simcenter 3D、Hypermesh、Optistruct）计算得到结构动力学模型，结合Simcenter 3D Motion刚柔耦合的多体动力学建模，导出FMU模型，然后将模型部署在Simcenter Testlab RT实时平台上运行。另一种方式，是通过一些较低阶的实际测试，获得FRF频率响应特性，得到状态空间模型(state space model)，然后扩展到其它频率、振幅的响应，并部署在Simcenter Testlab RT实时平台上运行。 这样，在实际测试前，就可以进行试验参数优化、敏感性分析、和硬件保护策略研究，从而直接降低试验风险。 ▲ Simcenter TestLab RT实时机技术 在虚拟振动试验中的应用 虚拟振动测试技术，显著提高了安全性和成本效益，是加速多型号测试、确保航天器能经受发射及太空考验的利器，从根本上规避试验风险。 ▲ 利用Simcenter TEST领先的虚拟试验技术， 降低航天器试验风险
西门子数字科技，
助推航天企业不断成功
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Simcenter TEST方案基于多年来的专业技术积累，以及航天领域多家知名企业的反馈，不断发展和完善，通过Simcenter TEST SCADAS硬件、Simcenter Testlab软件的无缝集成，全面支持航天器的声学、振动、冲击等动力学试验。
Simcenter Testlab RT实时仿真机技术，将复杂的仿真模型计算实时化，实现了虚实结合的虚拟测试。结合Simcenter 3D、Nastran、Hypermesh、Optistruct、Motion 等数字仿真技术，进一步实现试验和仿真一体化。
充分利用Simcenter TEST前沿科技，航天工程流程将实现变革，全面提升研发效率，为太空任务的成功提供有力保障。
