航天器蜂窝结构的微振动特性研究

发布时间：2017-10-25 12:24

  本文关键词：航天器蜂窝结构的微振动特性研究

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【摘要】：在轨微振动是制约高精度航天器指向精度和分辨率等性能指标的主要因素,而蜂窝夹层板是航天器主要的结构部件,因此航天器蜂窝结构的微振动特性对航天器的微振动研究具有重要意义。蜂窝夹层板由芯层、面板及胶黏剂组成,建立蜂窝夹层板的高精度等效板模型和蜂窝夹层板的微振动测试是研究航天器蜂窝结构微振动特性的重要内容。首先,基于芯层的变形机理,将芯层等效为连续的正交各向异性材料,并推导了均匀和不均匀芯层壁厚的等效材料参数。根据芯层均质化结果,归纳了蜂窝夹层板的三种等效板模型,包括Reissner理论模型、蜂窝板理论模型和层合板低阶剪切理论模型。然后,以壁厚均匀蜂窝夹层板的精细化模型为标准,通过均质化芯层、长厚比、芯层厚度与胞壁边长之比对等效板模型数值计算精度的影响分析,总结了等效板模型的尺寸效应,证明层合板低阶剪切理论模型是较为精确的等效板模型。实际工程结构中通常存在芯层壁厚不均匀、含有胶黏剂和预埋件的问题。本文提出了一种简化计算模型充分考虑了不均匀芯层壁厚,胶黏剂和预埋件的影响。使用层合板低阶剪切理论模型对含预埋件的蜂窝夹层板进行模态分析,其前三阶模态频率的预测结果与测试结果的偏差在6%以内。最后,设计了一套用于蜂窝夹层板微振动性能测试的试验系统,通过正弦扫频试验验证了系统对蜂窝夹层板模态频率测试的准确性。
【关键词】：蜂窝夹层板 等效板模型 尺寸效应 微振动试验
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V414.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 蜂窝夹层板的等效板模型研究进展10-11
• 1.3 航天器微振动的试验研究进展11-13
• 1.4 本文的研究内容13-14
• 第2章 蜂窝夹层板的等效板模型14-28
• 2.1 引言14
• 2.2 芯层的均质化14-22
• 2.2.1 均匀壁厚芯层的均质化15-21
• 2.2.2 非均匀壁厚芯层的均质化21-22
• 2.3 芯层均匀壁厚蜂窝夹层板的等效板模型22-26
• 2.3.1 Reissner理论模型22-23
• 2.3.2 蜂窝板理论模型23-24
• 2.3.3 层合板低阶剪切理论模型24-26
• 2.4 小结26-28
• 第3章 芯层均匀壁厚蜂窝夹层板等效板模型的尺寸效应28-48
• 3.1 引言28
• 3.2 芯层的影响分析28-36
• 3.2.1 网格密度对芯层均质化蜂窝夹层板数值计算的影响29-34
• 3.2.2 芯层边界对蜂窝夹层板数值计算的影响34-36
• 3.3 长厚比对蜂窝夹层板等效板模型计算精度的影响36-44
• 3.4 芯层厚度与胞壁边长之比对层合板低阶剪切理论模型计算精度的影响44-46
• 3.5 小结46-48
• 第4章 蜂窝夹层板的数值计算模型研究48-64
• 4.1 引言48-49
• 4.2 蜂窝夹层板的锤击法模态测试49-54
• 4.2.1 测试系统介绍50-53
• 4.2.2 模态测试结果53-54
• 4.3 胶黏剂质量分布对蜂窝夹层板数值计算的影响54-59
• 4.4 含预埋件蜂窝夹层板的数值计算59-63
• 4.4.1 A板60-61
• 4.4.2 B板61-63
• 4.5 小结63-64
• 第5章 蜂窝夹层板的微振动测试系统64-69
• 5.1 引言64
• 5.2 蜂窝夹层板的微振动测试系统的组成64-66
• 5.3 蜂窝夹层板的微振动测试试验66-68
• 5.4 小结68-69
• 结论69-71
• 参考文献71-75
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单75-76
• 致谢76

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本文编号：1093718