發(fā)布時(shí)間：2020-06-26 08:08

【摘要】：箭載電子設(shè)備是實(shí)現(xiàn)火箭飛行控制的重要組成部分,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段,有限元仿真是對(duì)其惡劣服役力學(xué)環(huán)境適應(yīng)性評(píng)估的重要手段。目前,箭載電子設(shè)備有限元仿真存在以下難點(diǎn):一是箭載電子設(shè)備通常安裝有橡膠減振器以提高其對(duì)振動(dòng)沖擊等惡劣力學(xué)環(huán)境的適應(yīng)能力,但橡膠材料性能的高度非線性使減振器的建模一直是有限元分析的難點(diǎn)。其次,箭載電子設(shè)備的內(nèi)部印制板上通常有成百上千的電子元器件,并且印制板組件通過復(fù)雜的鎖緊機(jī)構(gòu)固定在機(jī)箱內(nèi)部,如何在印制板組件的建模過程中平衡計(jì)算規(guī)模與建模精度之間的關(guān)系也是箭載電子設(shè)備動(dòng)力學(xué)響應(yīng)分析的難點(diǎn)。本文以箭載摞板式電子設(shè)備為研究對(duì)象,基于結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)理論和有限元方法,利用ANSYS建立其有限元模型并進(jìn)行動(dòng)力學(xué)響應(yīng)分析。在此過程中,根據(jù)現(xiàn)有試驗(yàn)條件及有限的材料參數(shù),提出適合ZN-35橡膠減振器在寬頻、小振幅應(yīng)用工況下簡潔、實(shí)用的兩種建模方案:一種是基于橡膠減振器動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)的彈簧 阻尼單元建模法,一種是橡膠材料的本構(gòu)模型建模法。并分別針對(duì)兩種建模方案進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證,證實(shí)了建模方法的有效性。采用局部精細(xì)建模和等效質(zhì)量相結(jié)合的思想,提出適合摞板式箭載電子設(shè)備內(nèi)部電路組件的建模方法,并利用特征建模、局部節(jié)點(diǎn)自由度耦合以及局部節(jié)點(diǎn)合并等方法對(duì)電路組件在機(jī)箱內(nèi)部的約束條件進(jìn)行了模擬,給出兼顧計(jì)算規(guī)模與建模精度的箭載電子設(shè)備內(nèi)部電路建模方法。在此基礎(chǔ)上,對(duì)摞板式箭載電子設(shè)備進(jìn)行了有限元模型建模和動(dòng)力學(xué)仿真,通過計(jì)算模態(tài)與試驗(yàn)?zāi)�態(tài)的對(duì)比,以及譜分析獲得的隨機(jī)振動(dòng)激勵(lì)作用下的PSD響應(yīng)譜與隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證了動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果的正確性,以及箭載電子設(shè)備有限元模型建模方法的有效性。在暫不具備沖擊試驗(yàn)的情況下,進(jìn)行了沖擊激勵(lì)的瞬態(tài)響應(yīng)分析,完成了對(duì)箭載電子設(shè)備適應(yīng)沖擊環(huán)境能力的評(píng)價(jià)。該仿真結(jié)果基于模態(tài)分析與隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)分析中對(duì)有限元模型的驗(yàn)證,結(jié)果是可信的。本文基于動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理論,采用計(jì)算機(jī)仿真與試驗(yàn)相結(jié)合的方式,對(duì)箭載電子設(shè)備進(jìn)行了全面的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)分析。本文研究工作可以為箭載電子設(shè)備動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)、力學(xué)環(huán)境適應(yīng)性考核分析提供參考和借鑒。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V443
【圖文】：

圖 3-1 ANSYS 分析流程圖以下針對(duì)上述的三個(gè)步驟結(jié)合箭載電子設(shè)備結(jié)果的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)探討。(1) 前處理在前處理中主要工作是建立有限元模型，建立箭載電子設(shè)備有限元模型法通常有兩種，一是基于箭載電子設(shè)備真實(shí)的三維幾何模型建立有限元模型二種方法就是對(duì)幾何模型進(jìn)行合理的簡化，并進(jìn)行力學(xué)特征提取的基礎(chǔ)上的模型可能更能反映被研究對(duì)象的力學(xué)特性，這一建模過程稱為特征建模述建模過程中兩個(gè)方面都很重要，分別被稱為有限元模型幾何近似及物理原則[34]。箭載電子設(shè)備結(jié)構(gòu)通常較為復(fù)雜，往往包含及時(shí)上百個(gè)零部件，對(duì)其結(jié)行動(dòng)力學(xué)響應(yīng)仿真分析時(shí)，建立反映其真實(shí)力學(xué)特性的有限元模型是獲得計(jì)算結(jié)果的前提和基礎(chǔ)。目前，各種商用有限元分析軟件的前處理功能強(qiáng)大其是二十世紀(jì)末期，大量三維模型設(shè)計(jì)軟件的普及應(yīng)用[35]，即使建立復(fù)雜何模型也變得很容易。在建立箭載電子設(shè)備有限元模型的過程中，一般已

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文箭載電子設(shè)備有限元模型 網(wǎng)格劃分與控制有限元分析是由建立的實(shí)體模型開始，再將其網(wǎng)格劃分成形單元在節(jié)點(diǎn)處相連接。軟件假設(shè)每個(gè)單元的特征在不同條件式變化，然后處理從各單元獲得的信息，預(yù)測(cè)模型的總體特是有限元分析的重要步驟。將前文中建立的箭載電子設(shè)備結(jié) ANSYS，并根據(jù)模型特點(diǎn)選定相應(yīng)的單元類型并劃分網(wǎng)格，NSYS 提供適應(yīng)各種材料以及變形的單元庫，常用的有梁單元元、實(shí)體單元等。摞板式箭載電子設(shè)備結(jié)構(gòu)采用三維實(shí)體單元由十個(gè)節(jié)點(diǎn)定義，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有三個(gè)自由度，可沿 X、Y、Z其單元幾何形狀、節(jié)點(diǎn)位置、坐標(biāo)系描述如圖 3-6 所示。

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本文編號(hào)：2730056