星箭隔振适配器参数特性分析与隔振性能研究

发布时间：2017-11-22 16:10

  本文关键词：星箭隔振适配器参数特性分析与隔振性能研究

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【摘要】：卫星发射过程中的振动环境非常恶劣,来自各个方向的振动激励频谱极宽,卫星极易遭到破坏而导致发射任务失败。卫星的结构复杂,通过卫星结构设计优化达到减振目的较为困难,而用于连接火箭与卫星的刚性锥壳适配器几乎无法隔离来自火箭的振动。基于工程实际的迫切需要,星箭隔振技术相关研究日渐兴起。星箭隔振通过修改星箭界面适配器的结构,或是将隔振装置放入原适配器与星箭连接面之间以实现减振隔振。目前主动隔振技术是星箭隔振研究的热点,但主动隔振可靠性低,因此可靠性更高的被动隔振更能适应当下的星箭隔振需求。基于被动隔振技术,本文提出了一种将六自由度隔振平台和锥壳组合成隔振适配器的方案。针对这种组合式隔振适配器的核心——Stewart隔振平台,采用Newton-Euler法建立了考虑基础激励的一般构型平台动力学方程,并根据星箭界面微振动的特点,对方程进行了简化。通过对平台刚度矩阵的参数化描述,得到了对称构型平台的参数化动力学方程,并建立了隔振平台的多体动力学仿真模型,在ADAMS软件中对其进行了模态和振动响应分析,验证了理论建模的正确性,进而提出了方程降阶解耦的研究思路。根据方程的解耦特性,将六自由度方程分解为相互独立的两个二自由度方程和两个单自由度方程。采用振动理论相关方法推导各阶固有频率的解析解,据此研究了设计参数对固有频率的影响规律,总结了平台固有频率设计的一般原则,使隔振平台的固有频率配置有很强的可设计性,此外还给出了采用这种组合式适配器方案的理论依据。利用拉普拉斯变换得到了系统各个方向上的传递函数,以此为基础,研究了平台主要设计参数对轴向和横向振动传递率的影响规律,并给出了传递率参数化设计的一般原则,使隔振平台的传递率配置具有可设计性。利用ABAQUS软件建立了隔振适配器有限元模型,并对其进行模态分析、谐响应分析,得到了隔振适配器的各阶模态信息和加速度传递率曲线,与刚体假设下的理论模型分析对比,总结了结构柔性对隔振适配器隔振特性的影响规律,指出高频局部模态是影响高频传递率的重要因素。建立锥壳适配器有限元模型,进行模态分析和谐响应分析,将其隔振特性与隔振适配器进行分析对比,发现这种隔振适配器具有很好的隔振性能,能大幅拓宽隔振频带,并有效降低传递率峰值(横向降低6 dB,纵向降低13dB)。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V423

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本文编号：1215269