高博，张忠，王帅，钟嫄，李海波

（北京强度环境研究所，北京 100076）

运载火箭、导弹、卫星等航天飞行器在发射过程中要经历严酷的力学环境。美国NASA的一项研究结果表明，在首次发射卫星产生的破坏或失效现象中，45%是由于火箭主动段飞行时恶劣的动力学环境引起的。对于低频瞬态环境，目前主要采用冲击响应谱转化为正弦扫频振动试验来进行模拟，仅考虑了峰值破坏等效效应。正弦扫频试验的扫描率对于验收试验取4 oct/min，对于鉴定试验取2 oct/min。即使采用4 oct/min扫描率，持续时间也需1 min，而实际低频瞬态持续时间在秒量级，因此在累计损伤方面存在严重的过试验。本研究拟从累积损伤等效方面考虑，提出基于疲劳损伤谱的环境分析方法，为提升环境试验精细化水平提供支撑。

1 概述

1.1 响应谱

响应谱是一种表征冲击和振动环境严酷度的方法。响应谱描述的是环境对一组单自由度弹簧振子的影响，通过建立一组具有一系列固有频率（fn）和统一品质因子（Q）的单自由度振子模型，计算各振子对振动环境的响应，并绘制响应的某些特征（例如峰值响应）与固有频率的关系图，即得到响应谱。其中应用最广泛的响应谱是冲击响应谱（SRS），冲击响应谱是振子对冲击环境瞬态时间历程的峰值响应。通常情况下，冲击响应谱是通过对振子离散时间模型的时域仿真计算出来的[1]。另一个与之类似的响应谱是由功率谱密度函数描述的高斯随机环境下，振子的绝对加速度峰值谱，称为振动响应谱（VRS）[2]。……