航天器插装型元器件冲击损伤边界研究

发布时间：2021-08-28 14:20

　　航天器插装型元器件在严酷的冲击环境下容易发生损伤失效,影响航天电子设备正常工作,甚至造成飞行事故。采用冲击动力学响应分析的方法构造了插装型元器件的冲击损伤边界,并针对航天器常用的插装型元器件——SMA（Sub-Miniature-A）射频同轴连接器开展数值仿真与冲击试验,对插装型元器件的冲击损伤边界进行验证。结果表明,当冲击环境优势频率（Dominant Frequency）低于元器件一阶固有频率时,插装型元器件冲击损伤边界为冲击环境的绝对加速度响应渐近线;当冲击环境优势频率高于元器件一阶固有频率时,插装型元器件冲击损伤边界为冲击环境的相对位移响应渐近线。研究成果可以为基于损伤等效的冲击试验条件等效技术研究与航天器环境适应性设计提供重要基础。 

【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(21)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

受到基础激励的一系列单自由度系统

V(ω n )=ω n max [z(t)]=ω n mmax[ y ?? (t)] k = max[ y ?? (t)] ω n lg V(ω n )=- lg ω n + lg max [ y ?? (t)]?????? ??? (8)因此,四坐标伪速度冲击响应谱在高频段趋近于基础激励最大加速度,即+45°坐标轴上的绝对加速度响应渐近线。

以元器件一阶固有频率21 160 Hz为参考,在低频部分选取四组冲击环境(冲击环境1～冲击环境4),对应的冲击波形如图8所示,持续时间分别为14.0 ms、7.0 ms、4.67 ms、2.8 ms。各冲击环境的傅里叶谱分析如图9所示,对应的优势频率分别在1 800 Hz、3 700 Hz、5 500 Hz、9 200 Hz附近,低于元器件一阶固有频率21 160 Hz。逐级提高各组冲击环境加载波形的幅值,直至元器件引脚内部应力达到材料抗拉强度,四组冲击环境对应的四坐标伪速度冲击响应谱如图10所示。可以看出,当冲击环境优势频率低于元器件一阶固有频率时,不同冲击环境伪速度冲击响应谱的拐点频率和对应的傅里叶谱峰值频率相同,且达到损伤边界的不同冲击环境在元器件一阶固有频率附近趋近于相同的绝对加速度响应,约为100 000 m/s2。图10 低频冲击环境四坐标伪速度冲击响应谱

【参考文献】：
期刊论文
[1]航天器组件高量级冲击环境的一种评估方法[J]. 杨新峰,邹轶群,邓卫华,扈勇强,单悌磊,张玉梅.  宇航学报. 2017(08)
[2]舰船电器设备中簧片式触点开关的冲击破坏潜能分析[J]. 王乾勋,闫明,金昊,孙淑霞.  机械科学与技术. 2017(06)
[3]航天器火工冲击技术研究进展[J]. 丁继锋,赵欣,韩增尧.  宇航学报. 2014(12)
[4]位移损伤判据在卫星冲击试验中的应用[J]. 俞佳江,韦锡峰,肖文斌.  上海航天. 2014(S1)
[5]通孔元器件引脚断裂分析[J]. 焦超锋,任康,姜红明,张丰华.  电子机械工程. 2011(01)
[6]航天产品的爆炸冲击环境技术综述[J]. 张建华.  导弹与航天运载技术. 2005(03)
[7]冲击响应谱试验规范述评[J]. 卢来洁,马爱军,冯雪梅.  振动与冲击. 2002(02)

硕士论文
[1]飞行器结构力学环境虚拟技术研究[D]. 张华.西北工业大学 2007



本文编号：3368675