某型功放电子设备隔振系统改进设计及试验验证

发布时间：2017-07-03 10:23

  本文关键词：某型功放电子设备隔振系统改进设计及试验验证

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【摘要】：航空航天电子设备工作环境十分恶劣,在使用过程中要承受较大的振动冲击载荷作用,其隔振系统动态特性的好坏将直接影响电子设备使用的可靠性和安全性。隔振系统作为电子设备减振缓冲的重要装置,对其进行减振改进或优化设计是保证电子设备在恶劣振动环境下正常工作的主要手段之一。因此,有必要展开对电子设备隔振系统的设计研究。本论文是以某型机载功放电子设备为研究对象,对其隔振系统进行了改进设计。基于模态分析理论和随机振动分析理论,对功放电子设备进行动力学仿真分析,了解了该功放电子设备的动态特性。然后使用ANSYS Workbench软件对功放电子设备安装架进行优化设计,分别采用尺寸优化、改变材料及更改结构的方法,对安装架安装沉孔处结构的优化问题提出了4种解决方案。对4种设计方案先用一个足够大的力来替代随机振动载荷作用,进而对其进行疲劳强度仿真分析,并对比分析各方案等效应力和疲劳安全系数的大小,得到最佳设计方案,通过随机振动仿真分析加以验证。在了解功放电子设备动态特性和振动试验夹具设计要求的基础上,利用HyperWorks软件中的OptiStruct模块对其振动试验所用的试验夹具进行了拓扑优化设计,得到一个性能良好的试验夹具。通过对隔振系统技术参数的分析和计算,进而对本文所研究的功放电子设备隔振系统中的减振器进行了选型,并通过试验验证了该隔振系统的可靠性。试验结果表明:经改进后的隔振系统其减振效果有所提高,共振峰值得到明显改善,并且安装架和减振器的可靠性得到提高。
【关键词】：电子设备 隔振系统 振动试验夹具 拓扑优化
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB535;V243
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 课题研究的目的和意义9-11
• 1.2 国内外现状和发展趋势11-14
• 1.2.1 隔振系统国内外现状11-13
• 1.2.2 振动试验夹具研究国内外现状13-14
• 1.2.3 发展趋势14
• 1.3 本论文研究的主要内容和结构安排14-16
• 1.4 本章小结16-17
• 2 功放电子设备动力学分析17-32
• 2.1 功放电子设备结构特点及模型简化17-19
• 2.1.1 功放电子设备结构特点17
• 2.1.2 功放电子设备模型简化17-19
• 2.2 功放电子设备有限元模型网格划分及约束加载19-22
• 2.2.1 有限元模型网格划分19-20
• 2.2.2 有限元模型中各构件间连接方式的建立20-21
• 2.2.3 减振器的等效处理和约束施加21-22
• 2.3 功放电子设备模态分析22-26
• 2.3.1 模态分析理论22-23
• 2.3.2 模态仿真分析结果23-26
• 2.4 功放电子设备随机振动分析26-31
• 2.4.1 随机振动分析理论26-28
• 2.4.2 随机振动仿真分析结果28-31
• 2.5 本章小结31-32
• 3 功放电子设备安装架结构优化设计32-49
• 3.1 功放电子设备安装架简介32-33
• 3.2 安装架结构优化设计方案33-35
• 3.3 安装架结构尺寸优化35-41
• 3.3.1 疲劳分析简介35-36
• 3.3.2 安装架有限元模型的建立36-37
• 3.3.3 安装架有限元模型网格划分及材料参数37-38
• 3.3.4 安装架有限元模型约束及载荷加载38-39
• 3.3.5 安装架有限元模型仿真分析结果39-40
• 3.3.6 安装架有限元模型尺寸优化40-41
• 3.4 安装架上减振器安装沉孔结构形式优化设计41-45
• 3.4.1 减振安装沉孔处结构形式设计优化方案41-43
• 3.4.2 不同设计方案疲劳强度分析43-45
• 3.5 不同设计方案疲劳仿真分析结果对比45-46
• 3.6 安装架结构设计方案整机随机振动仿真分析及对比46-48
• 3.6.1 功放电子设备结构配重模型建立46-47
• 3.6.2 最优方案与原始方案整机随机振动仿真分析及对比47-48
• 3.7 本章小结48-49
• 4 振动试验夹具拓扑优化设计49-73
• 4.1 振动试验夹具优化设计背景49-50
• 4.2 结构优化设计简介及分类50-51
• 4.2.1 尺寸优化50-51
• 4.2.2 形状优化51
• 4.2.3 拓扑优化51
• 4.3 拓扑优化设计理论基础51-59
• 4.3.1 拓扑优化设计理论发展简介51-52
• 4.3.2 拓扑优化设计理论52-59
• 4.4 软件仿真工具介绍59-60
• 4.4.1 仿真软件的选择59
• 4.4.2 HyperWorks软件介绍59-60
• 4.5 振动试验夹具的介绍60-61
• 4.6 振动试验夹具设计要求61-62
• 4.7 振动试验夹具拓扑优化设计62-72
• 4.7.1 振动试验夹具拓扑优化流程62-63
• 4.7.2 振动试验夹具拓扑优化模型63-64
• 4.7.3 网格划分64-65
• 4.7.4 材料定义及约束加载65
• 4.7.5 有限元模型模态仿真分析结果65-67
• 4.7.6 拓扑优化分析67
• 4.7.7 模型修改及二次优化67-70
• 4.7.8 结果与结论70-72
• 4.8 本章小结72-73
• 5 隔振系统整体设计及试验验证73-81
• 5.1 隔振系统整体参数设计要求73
• 5.2 减振器的布局与选型73-76
• 5.2.1 减振器的布置73
• 5.2.2 减振器的选择73-76
• 5.3 试验测试过程介绍76-78
• 5.3.1 试验测试平台介绍76-77
• 5.3.2 设备和夹具的装夹77
• 5.3.3 传感器测点布置77-78
• 5.3.4 试验数据提取和处理78
• 5.4 试验验证及分析78-80
• 5.5 试验结论80
• 5.6 本章小结80-81
• 6 总结与展望81-83
• 6.1 全文总结81-82
• 6.2 展望82-83
• 参考文献83-87
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果87-88
• 致谢88-89

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