波纹管型流体阻尼隔振器的设计与研究

发布时间：2017-08-29 11:30

  本文关键词：波纹管型流体阻尼隔振器的设计与研究

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【摘要】：航天器上的隔振主要分为整星隔振和部件级隔振两种,微振动隔离就属于部件级隔振,由于其振动幅值较小,一般认为对航天器的运行没有影响,但随着航天技术的发展,越来越多的高精度载荷投入使用,这些有效载荷对微振动的控制有很高的要求,因此在结构设计中必须将微振动的隔离考虑在内。传统的隔振方法是通过修改卫星的结构设计方案来增加刚度,但这种方法会增大航天器重量,且研制周期长、投入成本高;另一种方案是采取局部隔振的措施,这种方法既能保证结构的阻尼特性,又不会改变原有的设计方案。本文以流体阻尼隔振器为研究对象,重点分析了D-支柱流体阻尼隔振器的结构形式和工作原理,并对一种金属波纹管的结构参数和轴向刚度进行了设计。本文首先通过研究流体阻尼产生的机理,建立了长阻尼孔情况下阻尼力的计算公式,并对四种常见类型的流体阻尼隔振器的工作原理和优缺点进行了比较,说明了波纹管型流体阻尼隔振器的应用优势。针对D-支柱型流体阻尼隔振器结构过于复杂,无法直接推导出阻尼力计算公式的问题,提出了基于双出杆型流体阻尼隔振器结构特点的等效模型,并定义了等效活塞直径的概念,给出了等效后的阻尼力理论计算公式。通过Fluent软件的仿真结果,对上述等效模型和计算公式进行验证,结果表明等效模型具有可行性,计算公式能准确地反应阻尼力与各项参数之间的关系,并得到了等效直径的计算方法。最后,对金属波纹管的结构参数进行了设计,计算出了轴向刚度的理论值,并利用Workbench软件对设计出的金属波纹管进行了仿真分析,得到的轴向刚度值与理论值基本相符。
【关键词】：流体阻尼 隔振 D-支柱 波纹管 等效模型
【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】：V441;TB535
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状综述11-16
• 1.2.1 航天器部件级隔振技术研究现状11-12
• 1.2.2 航天器部件级隔振装置研究现状12-14
• 1.2.3 流体阻尼隔振器研究现状14-16
• 1.3 本文主要研究内容16-18
• 第2章 流体阻尼隔振器的原理和特性分析18-29
• 2.1 引言18
• 2.2 流体阻尼作用机理分析18-21
• 2.2.1 流体阻尼的作用机理18-19
• 2.2.2 流体阻尼的阻尼力计算方法19-21
• 2.3 流体阻尼隔振器的工作原理21-24
• 2.3.1 油缸间隙型21-22
• 2.3.2 单出杆型22-23
• 2.3.3 双出杆型23
• 2.3.4 波纹管型23-24
• 2.4 流体动力学控制方程24-27
• 2.4.1 质量守恒方程24-25
• 2.4.2 动量守恒方程25-27
• 2.4.3 能量守恒方程27
• 2.5 本章小结27-29
• 第3章 D-支柱流体阻尼隔振器的等效模型29-37
• 3.1 引言29
• 3.2 D-支柱流体阻尼隔振器29-35
• 3.2.1 结构形式29-34
• 3.2.2 工作原理34-35
• 3.3 D-支柱流体阻尼隔振器的阻尼力35-36
• 3.3.1 双出杆型流体阻尼隔振器的阻尼力35
• 3.3.2 D-支柱流体阻尼隔振器的阻尼力35-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 D-支柱流体阻尼隔振器等效模型验证37-49
• 4.1 引言37
• 4.2 仿真方法37-42
• 4.2.1 划分网格37-39
• 4.2.2 设置参数39-41
• 4.2.3 UDF编写41-42
• 4.2.4 动网格设置42
• 4.3 波纹管直径对阻尼力的影响42-45
• 4.4 阻尼孔直径对阻尼力的影响45-47
• 4.5 阻尼孔长度对阻尼力的影响47-48
• 4.6 其他参数对阻尼力的影响48
• 4.7 本章小结48-49
• 第5章 金属波纹管参数设计49-64
• 5.1 引言49
• 5.2 设计内容及要求49-50
• 5.2.1 设计内容49-50
• 5.2.2 设计要求50
• 5.2.3 参考标准50
• 5.3 参数设计50-55
• 5.3.1 波纹管外径设计50-51
• 5.3.2 波纹管波高设计51
• 5.3.3 波纹管名义壁厚设计51-52
• 5.3.4 波纹管内径设计52
• 5.3.5 波纹管波距设计52-53
• 5.3.6 波纹管波数设计53
• 5.3.7 波纹管波峰曲率半径和波谷曲率半径设计53
• 5.3.8 波纹管材料选择53-55
• 5.4 刚度设计55-59
• 5.4.1 波纹管轴向刚度计算55
• 5.4.2 计算波纹管平均直径55
• 5.4.3 计算波纹管成型后一层材料的平均厚度55-56
• 5.4.4 计算波纹管轴向刚度计算修正系数56-58
• 5.4.5 计算波纹管轴向刚度58-59
• 5.5 波纹管轴向刚度仿真分析59-62
• 5.5.1 设置参数59-60
• 5.5.2 划分网格60-61
• 5.5.3 施加载荷和约束61-62
• 5.6 仿真结果分析62-63
• 5.7 本章小结63-64
• 结论64-66
• 参考文献66-70
• 致谢70

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 董朝旭;邵皖予;;建筑结构的隔震减震技术集成与开发[A];河南省土木建筑学会2009年学术大会论文集[C];2009年

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本文编号：753060