星箭耦合隔振器设计方法研究

摘要

卫星在主动段飞行过程中，受到来自火箭的外力，处于较高量级的振动环境之中。振动会对卫星结构造成损伤，影响其在轨运行时的使用寿命，造成损失。在星箭对接面上安装隔振器是一种被动式整星隔振技术，能够减少火箭对卫星的振动传递，从而改善卫星的力学环境。面向整星隔振技术，作者对隔振原理，有限元模型缩聚、等效，卫星的振动台仿真，星箭耦合载荷分析，结构参数优化设计等相关问题展开了研究。
　　 论文介绍的主要内容有：
　　 1)用简化的振动系统模型，对隔振机理展开了分析。发现了隔振对象的模态阻尼、隔振后系统的频率下降，以及隔振器的损耗因子这些参数对隔振效果的影响规律。
　　 2)研究了星箭耦合系统的部件缩聚、隔振器的等效方法，减少了计算规模和时间。相应建立了在Nastran平台的卫星振动台仿真和星箭耦合载荷分析有限元模型的数据结构，使得对多部件组合体的动力学仿真更为简洁，提高了计算可靠性。
　　 3)将基于矩阵逼近的模型修正方法推广应用到缩聚后有限元模型，避免了大规模矩阵的运算。还提出了用通用有限元分析程序实施试验模态扩展的技术，使得方法更具工程化。
　　 4)集成了带隔振器卫星振动台仿真的全过程，实现了从隔振器的参数输入到隔振效果分析的自动化。在此基础上，验证了用多种应用程序协同工作进行隔振器优化设计的可行性。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 引言

1.1背景

1.2隔振器现状

1.3隔振器设计目标

1.4本文的主要内容和创新点

第二章 星箭耦合系统的隔振原理

2.1隔振系统的传递特性

2.2隔振器对共振峰的隔振效果

2.3隔振器对高频段的隔振效果

第三章 模型缩聚和等效

3.1隔振器的当量模型

3.1.1 C型隔振器的动刚度

3.1.2等效模型的参数

3.1.3当量隔振器模型的计算效率

3.2部件的缩聚与模态综合

3.3模态试验仿真模型构造

3.4缩聚前后固有频率比较

第四章 振动台仿真计算和星箭耦合载荷分析

4.1振动台环境试验仿真

4.2星箭耦合载荷分析

第五章 缩聚模型的修正

5.1模型的矩阵逼近

5.2试验模态的扩展和实施

5.3试验模态的映射和矩阵逼近

5.4模型修正实例

第六章 有限元分析集成与优化设计

6.1 C-型隔振器优化系统总体架构

6.2 C-型隔振器优化系统实施细则

6.2.1隔振器三维有限元模型重构

6.2.2目标函数和约束条件

第七章 总结与展望

附录

参考文献

致 谢