机载机箱结构分析与仿真技术研究

论文摘要

针对机载机箱设计中结构分析需要,本文研究了机载机箱结构CAE分析关键技术,开发了CAD/CAE集成结构分析模块,实现了机箱模型结构分析与仿真的自动化。论文首先完成了Ansys Workbench的二次开发,分别对DM模块、DS模块的二次开发进行了研究,提出了二次开发的方法,编写了各模块二次开发所涉及的代码。其次,论文解决了机载机箱结构CAE分析与仿真实现的两个关键技术。研究了国军标正弦振动试验,冲击振动试验和随机振动试验环境在有限元仿真软件中的实现技术;基于等效惯性力法,给出了简谐基础振动加速度激励的有限元仿真方法,编写了激励加载程序,并用算例证明了该方法及程序的可行性和合理性;完成了基于高斯分布和Miner线性累计损伤定律的三区间法对机载机箱进行疲劳寿命分析的程序实现,探讨了疲劳点寿命显示方式;制定了机载机箱模块快速设计仿真专家系统的结构分析模块中实现各种分析类型的数据流程和工作流程。最后,利用开发的CAD/CAE集成结构分析模块,对机载机箱分别进行模态分析、冲击响应分析、谐响应分析和随机振动分析,通过检查各分析结果,验证响应结果基本与实际情况相符,说明了该结构分析模块的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源、背景及意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题背景
• 1.1.3 课题意义
• 1.2 电子设备结构有限元分析的意义
• 1.3 电子设备结构有限元分析的现状
• 1.4 本文主要工作
• 第二章 Ansys Workbench 二次开发研究
• 2.1 引言
• 2.2 Ansys Workbench 介绍
• 2.3 Ansys Workbench 的二次开发研究
• 2.3.1 应用 VB 辅助开发
• 2.3.2 启动和工程管理界面
• 2.3.3 DM 模块的二次开发
• 2.3.4 DS 模块的二次开发
• 2.4 小结
• 第三章 结构分析理论及其有限元仿真技术
• 3.1 引言
• 3.2 结构分析相关理论
• 3.2.1 结构固有特性分析理论
• 3.2.2 结构冲击响应分析理论
• 3.2.3 正弦振动响应分析理论
• 3.2.4 随机振动响应分析理论
• 3.3 结构分析有限元仿真技术
• 3.3.1 有限元法分析的一般过程
• 3.3.2 有限元分析的前处理与求解
• 3.3.3 有限元分析的后处理与结果分析
• 3.4 Ansys Workbench 用于结构分析的可行性
• 3.4.1 模态分析验证
• 3.4.2 正弦振动响应分析验证
• 3.4.3 冲击响应分析验证
• 3.4.4 随机振动响应分析验证
• 3.4.5 结论
• 3.5 小结
• 第四章 机载机箱结构 CAE 分析与仿真实现的关键技术
• 4.1 引言
• 4.2 振动试验环境在仿真中的实现
• 4.2.1 冲击试验环境在仿真中的实现
• 4.2.2 正弦振动试验环境在仿真中的实现
• 4.2.3 随机振动试验环境在仿真中的实现
• 4.3 基于高斯分布和 Miner 线性累计损伤随机疲劳分析在系统中的实现
• 4.3.1 Miner 线性累计损伤定律
• 4.3.2 基于高斯分布和 Miner 线性累计损伤定律的三区间法
• 4.3.3 随机疲劳分析实现
• 4.4 机载机箱模块快速设计仿真专家系统结构分析模块的实现
• 4.4.1 结构振动分析数据流程
• 4.4.2 结构分析工作流程
• 4.5 小结
• 第五章 机载机箱结构分析案例
• 5.1 引言
• 5.2 CAD/CAE 集成结构分析系统
• 5.2.1 CAD/CAE 集成结构分析系统模块
• 5.2.2 机载机箱 CAE 模型的快速建立
• 5.2.3 各种振动试验环境的模块化
• 5.2 机载机箱有限元模型的建立
• 5.3 机载机箱结构分析
• 5.3.1 模态分析
• 5.3.2 冲击响应分析
• 5.3.3 谐响应分析
• 5.3.4 随机振动分析
• 5.4 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在研期间研究成果