Actran SEA解決太空發射器飛行的結構聲學疲勞

繼上次Avio用Nastran和Actran，來預測整個發射器結構在起飛時的振動聲學響應，這次再來解決結構聲學疲勞問題，由此可發現Actran是一套很近乎全面性的解決方案，只要您想的到的問題星恆科技都能滿足您！

Actran SEA，使用統計能量分析 (Statistical Energy Analysis, SEA) 方法提供一種有效的解決方案來研究大型系統內中、高頻率的噪音和振動傳播。整個系統簡化為一組耦合子系統，計算它們之間的能量平衡。

由於太空發射器在起飛和進入太空時會經歷非常惡劣的環境，太空發射對於工程團隊存在莫大的挑戰…

在飛行過程中，有三個階段會受到嚴中的聲學載荷激勵：升空(lift off) 、跨音速飛行(transonic flight) 與瞬間最大動壓(maximum dynamic pressure instant) 。在升空時，會產生非常強烈的聲學負載，通常採用該負載定義有效載荷與零件設備；然而，在跨音速飛行與瞬間最大動壓階段時，聲學激勵也存在且不容忽視，這些特性對於性能評估與特定系統動態驗證非常重要，考慮到降低成本以及開發時間，需導入噪聲控制處理(noise control treatments, NCT) 緩解內部振動環境。

力學衝擊環境

每架太空發射器都有各種不同的力學衝擊來源，來自太空梭飛行的各個階段，包括分離系統、展開部署系統、壓緊與釋放機構、起爆器(電爆閥) 和火藥啟動裝置等。

模擬預測衝擊響應

準確預測系統是否能承受外力衝擊的響應至關重要，這些系統通常在高頻處產生共振，因此，傳統的有限元頻率域計算方式並不適用。

Thales Alenia Space 是歐洲最大的衛星製造商，總部位於法國坎城，為國際太空站製造科學零組件，Thales Alenia Space採用Actran的高頻振動聲學統計能量分析(Actran SEA, Statistical Energy Analysis) 解決上述的問題。

Actran SEA 在解決模擬預測衝擊響應問題方面具有獨特的優勢，以現有的FE模型出發，將結果向外擴展到更高的頻譜，這種方式建立SEA子系統非常簡單好操作。輸入載荷可以直接在頻率域中定義，以確保所有共振頻率都被正確激發。另外，根據求解頻率設定阻尼，可以簡化阻尼的定義。

為了驗證 Actran SEA 的模擬結果，Thales Alenia Space於ESA(European Space Agency, 歐洲太空總署)的實驗室進行量測，衝擊源定義為兩個火工裝置，並在所有的系統上評估結構響應，模態計算到1.5kHz，響應的最大求解頻率設置為10kHz。

數據顯示，在100Hz到10,000Hz內均有很好的對標結果，低頻和高頻都顯示出良好的相關性，紅色曲線代表模擬結果，其他曲線則為實驗數據。

此方法更被進一步使用於地球重力場和穩態海洋環流探測衛星(Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer, GOCE) ，該衛星擁有更複雜且非常規的幾何結構，擁有很長的面板用於連結內部的科學儀器，這些面板產生傳遞振動波的現象，使振動傳遞得更遠，半經驗法未能識別出此現象。

Actran SEA 可以識別出振動波傳遞得更遠，並產出更接近真實情況的模擬結果，紅色曲線代表模擬結果，黑色曲線是半經驗曲線預測，其他曲線則為實驗數據。