本文關鍵詞：基于模型修正的螺栓連接采編單元動力學建模與隨機響應

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【摘要】：隨著我國航空航天事業(yè)的快速發(fā)展,飛行器上電子設備越來越多,電子設備在試驗、裝配與工作中經(jīng)常會受到各種隨機力的影響,出現(xiàn)各種各樣的故障。為了保證電子設備的可靠性,有必要使用有限元方法對它進行動力學分析。然而由于電子設備逐漸趨于小型化、模塊化、復雜化,有限元建模中的不確定因素和簡化方法,使得模型預示精度無法滿足工程要求,因此對有限元模型進行參數(shù)修正并利用其分析電子設備固有特性與響應,對航天器上電子設備的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與振動控制具有重要意義。本文以航天器上某采編單元為研究對象,采用先局部后整體的研究思路,經(jīng)過合理簡化,基于靈敏度分析與螺栓建模誤差確定了設計變量與目標函數(shù),然后對印制板部件材料參數(shù)進行修正,實現(xiàn)了對螺栓連接型組合結(jié)構(gòu)的有限元建模,提高了模型預示精度,減小了計算時間。最后本文還對整體模型進行了動力學分析。具體研究內(nèi)容如下:首先,討論了印制電路板和連接結(jié)構(gòu)的簡化建模方法,提出了使用局部有限元成型法對印制板部件進行簡化并使用粘連方式對部件連接進行簡化的方法,使用ANSYS有限元軟件初步建立了印制板部件和采編單元整體的有限元模型;其次,研究了ANSYS概率設計模塊中靈敏度分析方法,使用ANSYS靈敏度分析方法計算了印制板部件特征值對結(jié)構(gòu)材料參數(shù)的靈敏度,提出使用框架、基板、元件、連接板材料參數(shù)值和傳感器質(zhì)量作為參數(shù)修正的設計變量,使用頻率誤差和MAC對角線值構(gòu)造目標函數(shù);然后,研究了使用ANSYS優(yōu)化設計進行模型修正的方法,分別對三種印制板部件進行參數(shù)修正,并通過改變結(jié)構(gòu)邊界條件驗證了修正后參數(shù)的有效性,從而獲得了預示精度較高的印制板部件有限元模型,并分析了印制板部件的固有特性;最后,將修正后印制板部件的材料參數(shù)應用到采編單元整體模型中,獲得具有較高預示精度的采編單元有限元模型,使用ANSYS模態(tài)分析與譜分析模塊,對采編單元進行模態(tài)分析與隨機振動分析,計算了結(jié)構(gòu)敏感部位的響應功率譜密度和響應均方根值并分析其加速度和應力響應的特點,為整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計及元件布置提供理論支撐。
【關鍵詞】：螺栓連接 屜式印制電路板 靈敏度分析 模型修正 隨機響應分析
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V443
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題來源、研究目的和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 印制電路板動力學分析研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 靈敏度分析研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 模型修正技術研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀簡析14-15
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容15-16
• 1.4 本文研究方案16-17
• 第2章 航天器采編單元簡化建模研究17-26
• 2.1 采編單元建�；纠碚�17-20
• 2.1.1 印制電路板建模方法17-18
• 2.1.2 連接結(jié)構(gòu)建模方法18-20
• 2.2 采編單元有限元建模20-25
• 2.2.1 印制板部件有限元建模20-23
• 2.2.2 采編單元整體有限元建模23-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第3章 基于ANSYS的印制板部件特征靈敏度分析26-36
• 3.1 特征靈敏度分析基本理論26-28
• 3.1.1 特征靈敏度計算26-27
• 3.1.2 基于ANSYS的靈敏度分析27-28
• 3.2 印制板部件靈敏度分析28-35
• 3.2.1 交流單元靈敏度分析28-31
• 3.2.2 直流單元靈敏度分析31-33
• 3.2.3 控制單元靈敏度分析33-35
• 3.3 本章小結(jié)35-36
• 第4章 基于優(yōu)化設計的印制板部件模型修正36-60
• 4.1 基于模態(tài)參數(shù)模型修正方法的基本理論36-41
• 4.1.1 模型縮聚理論36-37
• 4.1.2 模型相關性分析理論37-38
• 4.1.3 基于ANSYS優(yōu)化設計的模型修正方法研究38-41
• 4.2 基于優(yōu)化設計的印制板部件參數(shù)模型修正41-59
• 4.2.1 模態(tài)試驗41-43
• 4.2.2 優(yōu)化設置43
• 4.2.3 參數(shù)修正結(jié)果分析43-53
• 4.2.4 修正參數(shù)驗證53-59
• 4.3 本章小結(jié)59-60
• 第5章 采編單元模態(tài)分析與隨機響應分析60-75
• 5.1 ANSYS模態(tài)分析60-61
• 5.2 隨機振動基本理論61-64
• 5.2.1 隨機過程描述61-62
• 5.2.2 多自由度系統(tǒng)在隨機激勵下的響應62
• 5.2.3 輸入和輸出的功率譜密度函數(shù)62-63
• 5.2.4 隨機振動與失效63-64
• 5.2.5 ANSYS隨機振動分析64
• 5.3 采編單元模態(tài)分析64-66
• 5.4 采編單元隨機響應分析66-74
• 5.4.1 加速度功率譜密度分析67-73
• 5.4.2 應力功率譜密度分析73-74
• 5.5 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論75-77
• 參考文獻77-82
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果82-84
• 致謝84

【參考文獻】

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本文編號：609098