發(fā)布時間：2020-06-13 09:00

【摘要】：衛(wèi)星發(fā)射入軌以及在軌運行過程中所產生的激勵載荷會引起衛(wèi)星儀器板結構振動,如不采用合適的減振措施,輕則影響搭載儀器的正常工作,重則造成儀器板結構失效,因此有必要對儀器板進行振動控制研究。由于衛(wèi)星質量受到嚴格限制,在對儀器板進行減振設計時,需對減振材料/結構進行優(yōu)化配置。本文基于約束阻尼、內嵌阻尼、填充阻尼等減振方法,以提高儀器板模態(tài)阻尼比為目標,考慮減振材料質量約束,開展衛(wèi)星儀器板阻尼減振布局優(yōu)化研究。首先,針對約束阻尼結構在儀器板表面的粘貼布局優(yōu)化問題,在模型驗證以及影響參數分析基礎上,通過改進拓撲優(yōu)化算法中設計變量的更新迭代格式,解決了約束阻尼結構拓撲優(yōu)化問題中的靈敏度非負性問題,提高了求解過程數值穩(wěn)定性以及優(yōu)化收斂效果,并求解了兩類典型儀器板約束阻尼布局優(yōu)化方案。然后,針對阻尼材料在儀器板蜂窩胞元中的內嵌布局優(yōu)化問題,基于胞元等效理論推導了內嵌阻尼蜂窩夾層板等效材料參數,通過與3D有限元模型計算結果對比,驗證了等效推導的正確性;利用形函數節(jié)點插值方式表征內嵌阻尼材料分布,將拓撲優(yōu)化問題轉化為關于控制節(jié)點的參數優(yōu)化問題,并求解了兩類典型儀器板內嵌阻尼布局優(yōu)化方案。其次,針對阻尼材料在儀器板芯層內部的填充布局優(yōu)化問題,建立了填充阻尼儀器板三維實體模型,分析了填充材料參數對儀器板動特性的影響規(guī)律,并基于改進的變密度拓撲優(yōu)化方法,求解了兩類典型儀器板填充阻尼布局優(yōu)化方案。最后,綜合上述三類阻尼減振布局優(yōu)化方法,分別以典型儀器板和實際衛(wèi)星儀器板為對象,開展了約束阻尼結構變厚度布局優(yōu)化、約束阻尼與填充阻尼組合布局優(yōu)化以及約束阻尼與內嵌阻尼組合布局優(yōu)化等方面研究。結果表明:阻尼材料優(yōu)先布置于儀器板剪切應變較大的區(qū)域有利于提升儀器板阻尼減振效果;相比于內嵌和填充阻尼方法,約束阻尼對衛(wèi)星儀器板結構模態(tài)阻尼比提升起主要作用,且約束阻尼層厚度配比對結構模態(tài)阻尼比影響顯著;針對某衛(wèi)星儀器板,通過增加2.1kg阻尼材料,實際儀器板模態(tài)阻尼比由0.6%提高到1.6%。
【圖文】：

與層之間粘結牢固，沒有相對位移，其特殊的結構形式，僅考慮其剪切承下約束層阻尼XY圖 2.1 含約束阻尼蜂窩夾層板結構示意圖殼單元建立薄板模型。夾層板屬于層合mposite）屬性，共包含三層，上下兩層層板四邊固支，即約束板四邊節(jié)點六個有限元模型。

夾層板四邊固支，，即約束板四邊節(jié)點六個方向自由度。蜂窩夾層板有限元模型。圖 2.2 蜂窩夾層板有限元模型阻尼主要通過阻尼材料變形耗能實現(xiàn)結構減振，因此為了體現(xiàn)阻變形，采用體單元建立阻尼層。采用 24×24 個體單元建立阻尼單元選取 3D 體單元類型。約束層主要對阻尼層變形進行約束，因可采用 24×24 個殼單元建立其有限元模型，單元類型選用普通 2
【學位授予單位】：國防科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V414.1;TB535.1

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本文編號：2710940