文档介绍：博士学位论文
基于非概率可靠性理论的
航天器隔振技术研究
STUDY ON VIBRATION ISOLATION OF
SPACECRAFT USING NON-PROBABILISTIC
RELIABILITY THEORY
张业伟
哈尔滨工业大学
2012 年 6 月
国内图书分类号:TB123,V414 学校代码:10213
国际图书分类号:, 密级:公开
工学博士学位论文
基于非概率可靠性理论的
航天器隔振技术研究
博士研究生: 张业伟
导师: 方勃教授
申请学位: 工学博士
学科: 一般力学与力学基础
所在单位: 航天学院
答辩日期: 2012 年 6 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index: TB123,V414
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Dissertation for the Doctoral Degree in Engineering
STUDY ON VIBRATION ISOLATION OF
SPACECRAFT USING NON-PROBABILISTIC
RELIABILITY THEORY
Candidate: Zhang Yewei
Supervisor: Prof. Fang Bo
Academic Degree Applied for: Doctor of Engineering
Speciality: General Mechanics and Foundation
of Mechanics
Affiliation: School of Astronautics
Date of Defence: June, 2012
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
摘要
摘要
航天器隔振技术能够改善航天器发射过程中的动力学环境。随着航天领域
新材料技术、新设计方法等创新技术的应用和发展,必然带来很多不确定性因
素。为了使航天器能够抵抗不确定性环境等因素影响,隔离发射过程中来自运
载火箭的激励,提高航天器发射过程的可靠性和安全性,本论文以实际工程为
背景,基于非概率可靠性理论对航天器隔振技术进行了研究,其主要研究内容
及成果如下:
针对整星隔振系统,提出新型 WSVI 平台的概念性设计,并引入非概率可
靠性设计思想。研究隔振平台的阻尼机理及设计方法流程,建立横纵向耦合系
统的动力学模型,通过该模型从理论上探讨新型 WSVI 平台的多维隔振动力学
特性。通过对 WSVI 系统的解析研究、数值仿真研究,建立了 WSVI 系统的隔
振性能评价体系。
通过引入非概率可靠性理论,建立隔振系统的非概率可靠性模型、非概率
可靠性指标等理论方法。针对原理性被动 WSVI 平台的等效简化动力学模型对
该隔振平台进行非概率可靠性设计,并进行非概率可靠性试验验证研究,推广
非概率可靠性理论在航天领域的应用。针对被动原理性隔振平台的振动传递率
受激励幅值影响的试验现象,进行隔振性能影响的物理机理研究,从理论上解
释试验现象。
利用经过有效验证的主被动一体化等效简化动力学模型对原理性主被动一
体化 WSVI 系统的动力学特性进行非概率可靠性分析,并进行原理性主被动一
体化 WSVI 系统的非概率可靠性试验研究,通过试验进行非概率可靠性理论分
析的验证,研究了控制元件失效对整星隔振系统的影响。讨论主动作动元件对
被动阻尼元件的影响,对非概率可靠性指标的仿真数据进行修正。
通过多级运载火箭隔振耦合系统的动力学模型,研究了运载火箭动力学参
数对 WSVI 效果影响的机理,并利用数值仿真进行了原理性分析的验证。进行
了添加新型隔振平台对全箭动特性的仿真研究,表明新型隔振平台添加后对全
箭动特性影响很小,并进行了全箭隔振耦合系统的非概率可靠性分析。
基于以上理论分析及原理性 WSVI 平台研究对某卫星进行应用研究,在结
构设计上增加了防摇装置,并进行发射过程的静过载强度仿真研究及整星隔振
系统的非概率可靠性设计,通过试验对该整星隔振系统进行了非概率可靠性评
估,表明该隔振平台具有高可靠性,并能够抵抗不确定环境的影响。最后考核