文档介绍：哈尔滨工业大学
硕士学位论文
整星隔振平台的优化设计和设计过程研究
姓名:王战
申请学位级别:硕士
专业:一般力学与力学基础
指导教师:郑钢铁
20050601
摘要在卫星的整个飞行过程中,卫星发射阶段的振动环境最为恶劣。“整星隔振”技术是在运载火箭和卫星之问采用隔振器替代传统的有效载荷适配器,隔离传递到卫星上的振动载荷。本文以台的结构设计过程。在八作动器隔振平台中,八个可以伸缩的作动杆通过球铰连接着有效载荷平台和基础平台,而且通过转动约束机构本文建立了八作动器隔振平台以及整个隔振系统的动力学模型,并且对结构的柔性效应进行了理论分析、仿真分析和实验分析。隔振系统的柔性效应主要体现在隔振平台的杆件结构的柔性效应和卫星的柔性效应上。在被隔振对象为大型空间柔性结构的卫星时,对隔振平台进行了总体结构优化设计。优化过程采用遗传算法搜索优化变量的最优解,并通过高阶模态截断法和选取卫星观测节点的方法简化了优化分析过程,同时简化了优化迭代过程的计算量。优化过程选取观测自由度振动输出均方根的频率积分为目标函数;选取结构的空间构型参数和单作动器的动力学参数为优化变量:约束条件的选取根据平台的运动空间、对共振频率的要求以及隔振元件的工程设计能力而定。最后通过所选自由度传递率的均方根来评价优化效果。总结归纳了隔振平台的整体设计过程,重点介绍了借助于软件的帮助下对隔振平台虚拟样机的设计和分析过程。通过实验分析验证了隔振平台的隔振性能、转动约束机构的有效性和一个作动杆失效对隔振平台的可靠性。同时,还进一步探讨了隔振平台实际工程设计中可能出现的问题。八作动器隔振平台;转动约束机构;动力学模型;优化设计研项目“星箭耦合隔振与减振技术研究”课题的理论和开发为背景,研究了来提高隔振平台的扭转刚度。本文的主要内容包括下面几个方面。关键词哈尔滨工业』:Чぱ妒宦畚
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《星箭耦合隔振与减振技术研究》,主要以改善运载火箭对有效载荷提供的动力学环境为应用背景,对航天器从发射到进入轨道的过程中会受到各种振动激励,而产生较高的动力学响应,因此力学环境是制约航天器研制及其相关空间开发和探泓活动的~个重要因素。其中振动问题历来是备受关注的研究课题。为了保证航天器的安全,传统的方法是增强航天器的结构强度,或对个别敏感元件进行单独隔振。这样在航天器设计时。就不得不加入很多附加质量。从“改善力学环境”出发的航天器研制思想得到了各国航天技术研制机构的重视。整星隔振就是基于这~思想的典型做法。它通过在星箭连接适配器结构中融合隔振和阻尼减振功能,减弱和隔离振源与系统之间振动的直接传递。环境的改善不仅降低了对航天器结构强度的要求,从而减轻航天器的结构质量。而且可以使很多由于刚度问题不可应用的精密元件应用到卫星上。此外,由于动力学环境的改善可以使运载器的发射成功率提高,从而提高运载器的市场竞争力。以多作动器并联结构搭建隔振平台是整星隔振技术之一。采用类似于教ǖ亩喔烁粽衿教ㄗ魑U歉粽衿骶哂泄行源蟆⒊性啬芰η俊⒍ㄎ精度高等优点。来自环境的振动通过隔振平台的作动杆传递到卫星,其中每个作动杆可以看作~个单轴隔振器来设计。每个单轴隔振器可以采用主被动混舍控制隔振设计。被动控制隔振降低了系统高频段内的幅值,却放大了共振区跗近的幅值。在被动控制隔振的基础上增加主动控制隔振技术可以迸一步提高隔大型化、低刚度与柔性化是各类航天结构的一个重要发展趋势。为了提商整星隔振平台进行研究。振系统性能,实现系统的自主调节。哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
●謏目隔振平台的隔振性能,大型结构可以增加结构的功能,同时也给结构的设计、制造和使用带来了一系列新的问题。这就需要在对隔振平台的设计时必须考虑运载火箭所提供的有效载荷环境分为噪声、振动和冲击三种。噪声载荷包载荷主要包括由火箭发动机工作、运载火箭结构与液体推进系统的共振频率耦合等产生的低频正弦振动,以及火箭发动机点火和关机等产生的瞬态振动。冲击载荷则由级间分离、飞行器分离和整流罩分离等过程产生。上述动力学环境很容易对卫星及星上组件造成结构性的损坏,甚至造成卫星的主体结构破坏等。而卫星入轨后通常仅仅受到指向控制系统和姿态控制系统等过程产生的低幅值交变载荷,与卫星在发射过程中所处的动力学环境相比,其空间环境要好得多。因此,运载火箭提供的有效载荷环境是卫星结构设计的主要依据【俊在卫星发射阶段,运载火箭提供的动力学环境通过~个有效载荷适配器传递给卫星。通