舰载光电跟踪设备抗冲击性能研究

发布时间：2017-09-02 07:27

  本文关键词：舰载光电跟踪设备抗冲击性能研究

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【摘要】：舰载光电跟踪设备是实现对目标进行捕获、跟踪和瞄准的综合性的光电系统,它集精密光学、信号处理、图像处理和控制技术等技术于一体,在舰载光电对抗、舰载机起降引导和海上精确测量等方面有着十分重要的作用。舰载光电跟踪设备所面临的环境条件十分复杂,设备随舰船本身而不停的受到海浪、火炮等产生的冲击载荷的作用,在冲击载荷作用下,设备机械部件会产生较大应力和变形,造成设备使用性能变差和使用寿命变短,因此,研究舰载光电跟踪设备抗冲击性能很有意义。首先,对舰载光电跟踪设备的总体结构进行了简要介绍;简要分析了其三维建模和有限元建模技术;简要阐述了模态分析的理论,在此基础上,对舰载光电跟踪设备进行了模态分析,得到了舰载光电跟踪设备的固有频率特性和振型。其次,针对初始建立的舰载光电跟踪设备的托座存在结构不合理,利用ANSYS Workbench中的Design Exploration模块对托座进行优化。在Pro/Engineer中对托座进行了参数化设计,选取托座质量、一阶固有频率以及最大变形量作为优化设计的目标函数,通过对托座的设计参数进行灵敏度分析和响应面分析,获得了对这三个目标函数影响较大的参数,并将其作为设计变量,运用多目标驱动优化,完成了托座的初次优化。优化结果显示最大变形量过大,考虑施加加强筋以减小变形,运用同样的方法对加强筋进行了优化。然后,简要分析了动态设计DDAM方法的理论和设计冲击谱的确定方法,在求取各阶模态频率和模态质量的基础上,运用动态设计DDAM方法完成了舰载光电跟踪设备的抗冲击分析。最后,简要介绍了时域模拟方法的设计冲击谱以及冲击载荷的时域转换方法;在此基础上,设计了多种工况,采用时域模拟方法对舰载光电跟踪设备进行了冲击计算,以考察其动态响应规律,建立了冲击加速度峰值和加速度脉宽与动态响应的联系。
【关键词】：舰载光电设备 多目标驱动优化 抗冲击 DDAM 时域模拟
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(光电技术研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U674.703.3
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 引言10-17
• 1.1 选题的背景、目的及意义10-11
• 1.2 舰载光电跟踪设备国内外现状11-13
• 1.2.1 国外现状11-12
• 1.2.2 国内现状12-13
• 1.3 舰载设备抗冲击分析方法13-15
• 1.3.1 等效静力法13
• 1.3.2 动态设计法13-14
• 1.3.3 时域模拟法14-15
• 1.4 论文主要研究内容及章节安排15-17
• 2 舰载光电跟踪设备总体结构与有限元17-25
• 2.1 舰载光电跟踪设备功能和组成17-18
• 2.2 模型的建立18-22
• 2.2.1 三维模型的建立18-19
• 2.2.2 有限元模型的建立19-22
• 2.3 模态分析22-24
• 2.4 本章小结24-25
• 3 托座多目标驱动优化25-40
• 3.1 Design Exploration基础25-26
• 3.2 多目标优化过程26-30
• 3.2.1 优化参数27
• 3.2.2 DOM试验设计27-28
• 3.2.3 灵敏度分析28-29
• 3.2.4 响应面分析29-30
• 3.2.5 优化设计30
• 3.3 托座初次优化30-37
• 3.3.1 原模型有限元分析30-31
• 3.3.2 数学模型31
• 3.3.3 优化参数31-32
• 3.3.4 灵敏度分析32-34
• 3.3.5 响应面分析34-36
• 3.3.6 初次优化结果36-37
• 3.4 加强筋优化37-38
• 3.4.1 优化参数37-38
• 3.4.2 灵敏度分析38
• 3.4.3 优化结果38
• 3.5 优化前后结果对比38-39
• 3.6 本章小结39-40
• 4 光电跟踪设备抗冲击DDAM模拟研究40-50
• 4.1 动态设计法基本原理40-43
• 4.2 动态设计法冲击载荷43-46
• 4.2.1 冲击谱的定义43-44
• 4.2.2 设计冲击输入谱44-46
• 4.3 冲击响应分析46-49
• 4.4 本章小结49-50
• 5 光电跟踪设备抗冲击时域模拟研究50-62
• 5.1 时域模拟法50-53
• 5.1.1 设备设计冲击谱50-51
• 5.1.2 时域转化方法51-53
• 5.2 冲击响应分析53-58
• 5.2.1 冲击载荷53
• 5.2.2 响应分析53-58
• 5.3 冲击响应规律58-60
• 5.3.1 垂向冲击工况58-59
• 5.3.2 垂向冲击响应规律59-60
• 5.4 本章小结60-62
• 6 总结与展望62-64
• 6.1 总结62-63
• 6.2 展望63-64
• 参考文献64-68
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果68

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本文编号：777181