振动应力下线缆电磁兼容特性的不确定性分析

发布时间：2020-12-16 04:50

　　随着飞机、动车等设备电气化程度的提高,设备内的电磁环境日趋复杂。当设备的使用年限增加时,铺设于其中的线缆的传输性能可能由于复杂的工作环境作用而发生变化,大大增加了设备故障的风险。然而现阶段的电磁兼容评估并未考虑设备使用过程中非电磁环境应力的影响,因此,本课题针对线缆的电磁兼容特性在实际运行过程中受振动影响这一现状,探究在振动应力下线缆的电磁兼容特性,提出利用随机点配置法对振动带来的位置随机性进行处理,搭建考虑电参数不确定性的线缆串扰模型与辐射模型,通过仿真分析这些不确定性对线缆电性能的影响,为更加贴近设备实际使用环境下的电磁兼容性评估提供理论和技术支持。线缆受到振动时电磁兼容特性的变化,从本质上说是一个多级不确定性传递问题。因此,本文首先从振动力学角度,分析线缆在受到随机振动时的最大位移响应。通过振动力学的理论分析,结合有限元仿真,分析线缆受迫振动时位移响应的影响因素,并基于高斯分布的假设求解3-σ位移,作为后续不确定性分析的位移范围。其次,本文对线缆电磁兼容特性的计算方式进行探究。对于线缆串扰特性,利用时域有限差分方法搭建双导体传输线模型,对近端串扰电压与远端串扰电压进行求解。对于线... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1张紧于两固定点的线缆模型

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-9-图2-2线缆微元受力分析22222(,)0(,0)0,(,0)00(0,)(,)00yyafxtxLtxyxyxxLtytyLtt=+====(2-2)式中Ta=表示弹性波沿线的传播速度。对于微分方程组(2-2)，利用本征函数展开法进行求解。首先需要找到一组完备的本征函数，再将y(x,t)与f(x,t)按本征函数展开为：11(,)()()(,)()()nnnnnnyxtFtYxfxtgtYx====(2-3)设法求解出Tn(t)即可。而关于本征函数组{Yn(x),n=1,2,…}的选取，最简单的做法是选取{Yn(x)}为相应齐次定解问题的本征函数[65]，即{Yn(x)}满足：222220,0(0,)(,)00yyaxLttxytyLtt===(2-4)对于这种边界值求解问题，利用分离变量法，假设通解形式为：y(x,t)=Y(x)F(t)其中Y(x)表示线缆的振动振型，只取决于变量x即线缆上点的位置，F(t)表示线缆的振动规律，只取决于振动时间t。将这个通解形式代入式(2-4)得：()()()()22222dFtdYxYxaFxdtdx=(2-5)即：()()()()222221dFt1dYxaFtdtYxdx=(2-6)

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-13-力学几何建模构建力学模型来分析实际结构的力学特性。材料参数：密度、杨氏模量、泊松比几何形状：线缆长度、半径自由度约束情况载荷情况输入参数结构模态分析利用结构的固有频率、固有振型和阻尼比等特征参数来描述结构。固有频率固有振型阻尼比参与系数输出参数随机振动分析通过随机振动分析探究结构的设计合理性，为结构优化提供依据。位移响应谱速度响应谱加速度响应谱应力云图输出参量图2-3随机振动仿真流程图表2-1线缆材料属性与线缆模型参数线缆材料属性线缆模型参数密度(kg/m3)杨氏模量(GPa)泊松比长度(m)横截面积(mm2)张力(N)89601600.340.50.550图2-4线缆力学仿真模型接着进行模态分析。模态分析是研究结构动力特性的一种方法，它是根据结构的固有特征，包括频率、阻尼比和模态振型等动力学属性来描述结构的过程。每一个模态都具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。对于所设计的结构，其固有频率、阻尼比和模态振型需要在设计阶段加以确定，以探究当有外力激励结构时会对结构产生何种程度的影响，以便对结构进行相应的优化。实际的振动可以看作是各阶模态共同作用的结果，各阶模态对整体结果体系振动的贡献程度不同，越高阶的模态贡献程度越小，因此通常取前5阶模态共同作用的结果。由方程(2-10)解得固有振动频率的理论值计算公式(2-26)，计算前5阶固有振动频率。通过ANSYS求解线缆在此约束下的前5阶固有振动频率如表2-2所示。由于结构的模态不受外部载荷影响，只与结构本身及约束情况有关，通过与理论值对比


本文编号：2919560