基于模型修正的螺栓连接采编单元动力学建模与随机响应

发布时间：2017-08-02 11:35

  本文关键词：基于模型修正的螺栓连接采编单元动力学建模与随机响应

  更多相关文章： 螺栓连接 屉式印制电路板 灵敏度分析 模型修正 随机响应分析

【摘要】：随着我国航空航天事业的快速发展,飞行器上电子设备越来越多,电子设备在试验、装配与工作中经常会受到各种随机力的影响,出现各种各样的故障。为了保证电子设备的可靠性,有必要使用有限元方法对它进行动力学分析。然而由于电子设备逐渐趋于小型化、模块化、复杂化,有限元建模中的不确定因素和简化方法,使得模型预示精度无法满足工程要求,因此对有限元模型进行参数修正并利用其分析电子设备固有特性与响应,对航天器上电子设备的结构优化与振动控制具有重要意义。本文以航天器上某采编单元为研究对象,采用先局部后整体的研究思路,经过合理简化,基于灵敏度分析与螺栓建模误差确定了设计变量与目标函数,然后对印制板部件材料参数进行修正,实现了对螺栓连接型组合结构的有限元建模,提高了模型预示精度,减小了计算时间。最后本文还对整体模型进行了动力学分析。具体研究内容如下:首先,讨论了印制电路板和连接结构的简化建模方法,提出了使用局部有限元成型法对印制板部件进行简化并使用粘连方式对部件连接进行简化的方法,使用ANSYS有限元软件初步建立了印制板部件和采编单元整体的有限元模型;其次,研究了ANSYS概率设计模块中灵敏度分析方法,使用ANSYS灵敏度分析方法计算了印制板部件特征值对结构材料参数的灵敏度,提出使用框架、基板、元件、连接板材料参数值和传感器质量作为参数修正的设计变量,使用频率误差和MAC对角线值构造目标函数;然后,研究了使用ANSYS优化设计进行模型修正的方法,分别对三种印制板部件进行参数修正,并通过改变结构边界条件验证了修正后参数的有效性,从而获得了预示精度较高的印制板部件有限元模型,并分析了印制板部件的固有特性;最后,将修正后印制板部件的材料参数应用到采编单元整体模型中,获得具有较高预示精度的采编单元有限元模型,使用ANSYS模态分析与谱分析模块,对采编单元进行模态分析与随机振动分析,计算了结构敏感部位的响应功率谱密度和响应均方根值并分析其加速度和应力响应的特点,为整体结构优化设计及元件布置提供理论支撑。
【关键词】：螺栓连接 屉式印制电路板 灵敏度分析 模型修正 随机响应分析
【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】：2015
【分类号】：V443
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题来源、研究目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.2.1 印制电路板动力学分析研究现状10-12
• 1.2.2 灵敏度分析研究现状12-13
• 1.2.3 模型修正技术研究现状13-14
• 1.2.4 国内外研究现状简析14-15
• 1.3 本文主要研究内容15-16
• 1.4 本文研究方案16-17
• 第2章 航天器采编单元简化建模研究17-26
• 2.1 采编单元建模基本理论17-20
• 2.1.1 印制电路板建模方法17-18
• 2.1.2 连接结构建模方法18-20
• 2.2 采编单元有限元建模20-25
• 2.2.1 印制板部件有限元建模20-23
• 2.2.2 采编单元整体有限元建模23-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第3章 基于ANSYS的印制板部件特征灵敏度分析26-36
• 3.1 特征灵敏度分析基本理论26-28
• 3.1.1 特征灵敏度计算26-27
• 3.1.2 基于ANSYS的灵敏度分析27-28
• 3.2 印制板部件灵敏度分析28-35
• 3.2.1 交流单元灵敏度分析28-31
• 3.2.2 直流单元灵敏度分析31-33
• 3.2.3 控制单元灵敏度分析33-35
• 3.3 本章小结35-36
• 第4章 基于优化设计的印制板部件模型修正36-60
• 4.1 基于模态参数模型修正方法的基本理论36-41
• 4.1.1 模型缩聚理论36-37
• 4.1.2 模型相关性分析理论37-38
• 4.1.3 基于ANSYS优化设计的模型修正方法研究38-41
• 4.2 基于优化设计的印制板部件参数模型修正41-59
• 4.2.1 模态试验41-43
• 4.2.2 优化设置43
• 4.2.3 参数修正结果分析43-53
• 4.2.4 修正参数验证53-59
• 4.3 本章小结59-60
• 第5章 采编单元模态分析与随机响应分析60-75
• 5.1 ANSYS模态分析60-61
• 5.2 随机振动基本理论61-64
• 5.2.1 随机过程描述61-62
• 5.2.2 多自由度系统在随机激励下的响应62
• 5.2.3 输入和输出的功率谱密度函数62-63
• 5.2.4 随机振动与失效63-64
• 5.2.5 ANSYS随机振动分析64
• 5.3 采编单元模态分析64-66
• 5.4 采编单元随机响应分析66-74
• 5.4.1 加速度功率谱密度分析67-73
• 5.4.2 应力功率谱密度分析73-74
• 5.5 本章小结74-75
• 结论75-77
• 参考文献77-82
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果82-84
• 致谢84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 景博;黄以锋;张建业;;航空电子系统故障预测与健康管理技术现状与发展[J];空军工程大学学报(自然科学版);2010年06期

2 丁继锋;韩增尧;马兴瑞;;航天器动力学模型试验验证技术研究进展[J];力学进展;2012年04期

3 丁继锋;韩增尧;马兴瑞;;大型复杂航天器结构有限元模型的验证策略研究[J];宇航学报;2010年02期

4 王红芳,赵玫,徐晓,施兆昌;基于动态特性的印制板结构改进[J];振动与冲击;2000年01期

5 李思阳;陈丽丽;;螺栓紧固型印制板组件简化建模研究[J];现代电子技术;2013年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 李春洋;印制电路板有限元分析及其优化设计[D];国防科学技术大学;2005年

2 李效法;基于灵敏度分析的模型修正研究及其实现[D];南京航空航天大学;2007年

3 李鹏;基于反熔丝FPGA的空间力学参数采编单元的设计与研究[D];中北大学;2010年

，

本文编号：609098