基于非线性能量阱的整星吸振刚度优化理论与实验研究

发布时间：2021-08-14 15:38

　　在进入预定的轨道之前,卫星需要承受一系列极端恶劣的振动环境,这些环境载荷可以从星箭结合面直接传递到卫星,这对于卫星的精密设备造成了极大地影响。本文主要研究在整星系统的等效动力学模型中引入非线性能量阱元素对冲击和简谐载荷工况的振动进行控制,并根据靶能量传递关系对非线性能量阱的刚度进行优化,设计出最优的立方刚度范围,然后设计和加工出了具有纯的立方刚度的非线性能量阱装置,最后利用添加非线性能量阱装置前后的响应进行对比分析装置的吸振效果,来验证所设计刚度范围的正确性。具体内容包括:首先,利用三维软件建立整星系统模型,导入到Ansys有限元仿真软件,设置相应的外激励等条件模拟发射过程中的特定工况,依次进行模态分析和谐响应分析,通过软件的分析结果我们得到整星系统各阶模态所处的范围,以及在发射过程中的响应状况,再根据谐响应分析所获得的频率响应曲线建立了具有相同共振频率和幅值的两自由度等效模型。其次,在整星等效模型中引入非线性能量阱,对冲击工况和简谐工况下的响应进行控制。通过复变量平均法求解方程的解析关系,再利用靶能量传递的条件和各参数之间的解析关系对非线性能量阱的刚度进行优化,推导出最优立方刚度公式... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

SoftRideUniFlex装置

余年的努力研发出了SoftRide系列四款被动减振产品用于整星振动抑制，并用于实际发射之中。1995年，MoogCSA公司研制出了SoftRideUniFlex纵向隔振装置，如图1-2，该装置主要适用于纵向过载的运载火箭中，结构采用钛合金压力环和约束阻尼构成，其中阻尼层为粘性阻尼，约束层为金属板材料。该装置的工作原理是当外力作用在钛合金压力环时，其表面黏贴的约束阻尼层就会发生剪切变形[5]，从而来吸收振动的能量。该装置只需要通过并联的方式安装在卫星和卫星适配器之间，不会改变适配器的原始结构，具有较好的通用性，安装方式如图1-3。除此之外，这种隔振装置还具有体积孝质量轻、安装方便等优点。但是SoftRideUniFlex装置只对高频抑制效果明显，同时由于装置刚度较低，会使卫星结构整体变软，可能引发星箭耦合共振，甚至会和整流罩相撞。图1-2SoftRideUniFlex装置图1-3安装方式Fig.1-2SoftRideUniFlexdeviceFig.1-3Installationmethod在同一时期又提出了一款名为SoftRideMultiFlex的装置[6]，实际上该装置就是通过一个支柱将两个单独的装置从中心串联起来组成MultiFlex隔振器，并且MultiFlex装置和UniFlex装置一样都是采用环绕适配器一圈的方式布置，其结构和安装方式如下图14

SoftRideShockring装置


本文编号：3342730