航天器舱段结构有限元建模及简化方法

摘要

本文对航天器舱段结构进行了结构动力学简化建模，总结了建模需要考虑的问题及相应的简化方法，并利用实测的正弦响应数据对简化后的有限元模型进行了修正，最终获得满足工程实际需求的高精度有限元模型，用于低频段舱段动力学环境预示与仿真分析。主要完成了以下几个方面的工作：
　　（1）利用有限元前处理软件Hypermesh建立了某航天器舱段结构的有限元模型并总结了简化方法。首先讨论了壳体的壳梁简化建模和实体建模两种方式，然后完成了舱段结构件以及结构件之间连接的有限元建模，最后建立了舱段结构的整体有限元模型。
　　（2）研究了基于基础激励传递特性的模型修正方法和基于灵敏度分析的阻尼修正方法。该方法可充分利用航天工程中积累的正弦振动响应数据用于有限元模型的修正，并通过NASTRAN和MATLAB软件的联合编程完成了模型修正的程序化。
　　（3）完成了航天器舱段结构有限元模型的修正，并利用实测的正弦振动响应数据对有限元模型进行验证。修正后有限元分析结果与试验结果误差在5％以内，满足工程精度要求，能够用于舱段动力学环境预示与仿真分析。

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注释表

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要内容

第二章 舱段结构有限元建模及简化

2.1 建模需要考虑的问题

2.2 Hypermesh简介

2.3 壳体有限元模型

2.4 结构件有限元模型

2.5 结构件间连接的简化建模

2.6 本章小结

第三章 模型修正理论及修正程序实现

3.1 引言

3.2 舱段结构有限元模型修正理论概述

3.3 软件介绍

3.4 结构优化设计

3.5 MATLAB和Nastran联合修正

3.6 本章小结

第四章 舱段结构模型修正和试验验证

4.1 壳体简化模型验证

4.2 模态分析

4.3 扫频试验

4.4 模型修正

4.5 试验验证

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文