發(fā)布時間：2019-09-12 00:21

【摘要】：隨著光電經緯儀對觀測分辨率、集光能力的要求不斷提高,使得其整體結構尺寸變得越來越大,因此振動特性的研究對提高經緯儀可靠性以及測量精度顯得非常重要。為避免結構因共振帶來的不利影響,應對結構的振動特性進行優(yōu)化設計。但由于其結構中存在螺栓連接帶來的非線性剛度影響導致結構動態(tài)性能的分析以及振動特性的控制變得十分復雜,線性模型的可信度受到質疑,因此必須對非線性帶來的影響加以深入研究。對含有螺栓聯(lián)接的動力學問題進行研究時,常用方法是基于線性化的思想將螺栓連接以線性彈簧和線性的阻尼單元相組合來近似代替,再通過模型的修正以及試驗參數(shù)辨識等方法給出彈簧和阻尼單元的具體參數(shù)。在周期受迫振動環(huán)境下,螺栓聯(lián)接結合面在切向可能發(fā)生相對滑移,在法向可能發(fā)生間隙分離和沖擊碰撞,因此螺栓連接必須采用非線性彈簧的近似方法。與此同時,實際工程中為獲得簡潔準確的螺栓連接振動特性,需要抑制螺栓連接引起的非線性諧振效應。本文主要針對抑制螺栓連接結構的諧振效應以及提高結構的振動基頻進行展開研究。針對螺栓連接結構非線性振動特性,首先定性的分析了諧振響應的產生及其振動形式。根據(jù)螺栓連接非線性的產生來源,提出在螺栓連接結合面添加彈性膠層的方法來弱化由于螺栓接觸狀態(tài)的周期變化導致的諧振效應,并進行實驗驗證,結果表明采用在接觸面添加彈性膠層的方法可以有效的弱化非線性諧振響應;基于實驗結果對膠層分布進行拓撲優(yōu)化,在合理膠層分布下更加有效的抑制了諧振響應。在弱化了非線性諧振的基礎上對螺栓連接結構進行振動基頻的優(yōu)化設計,以懸臂梁和法蘭盤為例進行結構基頻的優(yōu)化設計,實現(xiàn)了振動基頻的提高,避免因非線性諧振對其結構可靠性以及測量精度等方面的影響。最后總結和展望了利用此方法計算結構諧振頻率的可展性,并指出需要進一步計算和研究并完善的內容。本論文的創(chuàng)新點在于通過分析螺栓連接結構在周期受迫振動的諧振特性,提出在螺栓連接結合面添加彈性膠層的方式來抑制諧振效應,并對膠接層的分布進行拓撲優(yōu)化,在有限的膠層厚度和面積的前提下有效的抑制了非線性諧振響應;通過對螺栓連接結構的優(yōu)化設計實現(xiàn)了基頻的提升,改善了結構的振動特性。
【圖文】：

1.2 螺栓連接對基頻優(yōu)化設計的影響從圖1.1中光電經緯儀的結構可以看出其整體結構的振動特性受到電機，轉臺、立柱、凸輪機構、軸承、螺栓連接等各部分結構的影響，其中螺栓連接結構作為在經緯儀中最常見的結構連接形式，，且其振動特性的研究對于提升經緯儀跟蹤精度等特性具有深遠的意義，因此選擇螺栓連接結構進行研究。圖1.1 經緯儀結構圖螺栓連接結構當在外載的作用下受迫振動時，其連接的結合面處可能存在著沿著切向的方向上產生相對的滑動，沿著法向的方向上發(fā)生接觸面的分離和碰撞等情況[6]。該現(xiàn)象的影響下，螺栓連接的動力學特性表現(xiàn)出復雜的非線性振動現(xiàn)象

第2章 非線性振動理論11圖2.1 ( )單調增加的情況接下來考慮 ( )有一個極大值的情形。如圖2.2，當系統(tǒng)的能量 < 0時，每一等能量線由兩個分支組成，它們均與 軸相交，其形狀類似于雙曲線的兩個分支。當 > 0時，每一等能量線也由兩個分支組成，但不與 軸相交，當 = 0時，等能量線由四個分支組成，在一點相接，此點是一個奇點，稱為鞍點。經過鞍點的分支稱為分界線
【學位授予單位】：中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH743;TH131.3

【引證文獻】

相關博士學位論文 前1條

1 謝軍;基于接觸和振動仿真的經緯儀結構設計及輕量化研究[D];中國科學院長春光學精密機械與物理研究所;2017年

本文編號：2534763