再入航天器支架结构动力学特性研究

论文摘要

隔振支架结构是电子设备与运载工具之间的机械接口,是复杂工作环境下保障电子设备正常工作的关键部件。实际工作过程中,电子设备受到的机械力有各种形式,而对其产生最大危害的是运载工具的振动和冲击,其中振动引起的故障约占80%,设备的主要破坏形式是在某一激振频率作用下使设备的振动加速度超过了设备所能承受的极限值。论文对隔振支架结构动力学优化设计的现状进行了探讨,在对隔振支架几何结构设计的基础上,基于有限单元法、模态分析理论和随机振动理论,建立支架隔振结构系统动力学模型;应用Lanczos模态求解算法,对隔振支架结构动力学有限元模型进行求解,分析了隔振支架结构的动力学特性;采用振型叠加法,以隔振支架结构随机振动环境为激励,对支架系统动力学模型进行了随机响应分析,从仿真结果可以看出,随机响应结果与实际情况相符,验证了理论系统动力学模型的合理性。在对隔振支架结构固有特性及随机响应计算结果进行分析的基础上,结合隔振支架自身结构特点,基于等强度原则,将优化设计与可靠性设计理论相结合,在满足结构安全条件下以减轻支架重量,提高刚度和减小随机振动响应幅值为目标,对隔振支架结构进行形状和尺寸的优化设计。分析结果表明,优化后的结构实现了有效减重23.6%,同时降低了支架结构关键部位加速度随机响应均方根值,使支架结构设计更加合理,具有一定的理论及工程应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题研究意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 课题的主要研究内容
• 第二章 隔振支架结构设计及有限元静力分析
• 2.1 隔振支架结构设计
• 2.1.1 CATIA 特征造型技术
• 2.1.2 隔振支架结构实体模型的建立
• 2.2 隔振支架结构有限元静力分析
• 2.2.1 有限元分析方法
• 2.2.2 ABAQUS 介绍
• 2.2.3 隔振支架结构有限元静力分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 隔振支架动力学特性分析
• 3.1 有限元模态分析方法
• 3.1.1 模态分析概念
• 3.1.2 模态分析理论
• 3.2 隔振支架结构动力学特性计算
• 3.3 本章小结
• 第四章 隔振支架随机动力学响应分析及结构优化
• 4.1 随机激励下隔振支架结构动力学模型
• 4.1.1 随机动力响应分析基本理论
• 4.1.2 随机激励下隔振支架结构动力学模型
• 4.2 隔振支架系统动态响应仿真
• 4.3 隔振支架结构优化
• 4.3.1 隔振支架结构优化设计
• 4.3.2 隔振支架结构动力学特性对比分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读工程硕士学位期间的研究成果