高过载数据储存器缓冲隔振结构设计

论文摘要

本文应用应力波理论设计了高过载数据储存器的缓冲隔振结构，同时兼顾缓冲与隔振、配置合理的广义阻抗比，从而设计出了复合减振结构，解决了狭小空间的冲击防护问题，并对结构进行了优化设计，最终进行了炮击试验，数据成功回收。在了解国内外高过载数据储存器的基础上，本文采用了理论分析、数值模拟与实验验证相结合的方法，主要进行了以下研究：（1）利用非线性动力学软件LS-Dyna对弹体侵彻进行了数值模拟计算，为储存器的初步设计提供了输入边界条件，得出了数据储存器结构破坏的三大因素：侵彻中弹体大过载引起的惯性力、数据储存器碰撞挤压引起的应力波效应及电路板弯曲的附加动应力。（2）在分析破坏因素的基础上，本文采用了“三明治”复合冲击防护结构，即外壳+缓冲物质+内壳的结构，运用应力波理论，合理匹配广义阻抗，成功解决了狭小空间上的抗冲击问题，使得存储器各个部件的最大动应力在其许可强度范围内，并通过了炮击试验。（3）联合Isight与Ls-Dyna对非线性瞬态动力学问题进行了优化，使得被保护元件的最大动应力降低了约70.9%，存储器整体质量降低了约300克；优化域不但涉及几何尺寸，还涉及填充材料本身性质的优化，得出了泡沫铝与橡胶的复合减振结构。本文的优化结果得到工程可实现的缓冲减振复合结构，成功完成了数据的回收任务；其针对破坏因素的多层防护、滤波减振及减小附加动应力的思想对同类设计产品有一定借鉴意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外当前研究动态
• 6]'>1.2.1 国内研究现状[2⁶]
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 本文主要完成的工作
• 第2章 弹体侵彻混凝土靶的数值模拟
• 2.1 弹丸侵彻问题的主要研究方法
• 2.2 冲击动力学的有限元解法
• 2.3 Ls—Dyna弹体侵彻的数值模拟
• 2.3.1 材料的本构模型
• 2.3.2 弹体与靶体的有限元模型的建立
• 2.3.3 弹体侵彻混凝土靶
• 2.4 本章小结
• 第3章 数据储存器缓冲隔振结构设计
• 3.1 应力波传递理论
• 3.2 常用缓冲吸能材料
• 3.3 缓冲隔振结构的初步设计
• 3.3.1 结构总体设计
• 3.3.2 外壳结构设计
• 3.3.3 内壳结构设计
• 3.4 储存器上弹侵彻仿真
• 3.4.1 数据储存器连接座设计
• 3.4.2 仿真结果及分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 储存器缓冲隔振结构的优化
• 4.1 优化模型的建立
• 4.1.1 设计变量的选取
• 4.1.2 目标函数的确定
• 4.1.3 约束条件的确定
• 4.2 Isight与Ls-Dyna的联合优化
• 4.2.1 Ls-Dyan与Isight优化模块的建立
• 4.2.2 优化算法的选择
• 4.2.3 优化结果
• 4.3 本章小结
• 第5章 炮击实验及结论
• 5.1 高过载实验方法
• 5.2 实验及结论
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 在学期间学术成果情况
• 指导教师及作者简介
• 致谢