航天计算机橡胶减振器的建模技术研究

有限元仿真提高了航天计算机结构设计的效率和准确性,但橡胶减振器的建模已成为航天计算机结构有限元仿真中的难点之一.基于材料现有试验数据或橡胶材料的已知材料参数,本文研究了减振器的两种建模方案:一种是基于橡胶减振器动态特性试验的弹簧-阻尼单元建模法,一种是本构模型建模法.并利用试验的方法验证两种建模方法的可行性,解决了计算...     

带限位台阶的高阻尼橡胶减振器性能试验分析

航天工程中的有害振动可通过高阻尼橡胶减振器进行控制,但核心耗能单元和其他部件之间的连接容易失效。为了改进高阻尼橡胶减振器中阻尼材料和钢板的连接模式,使两者在较大变形下具有较高的机械连接性能,并且避免采用高温高压整体硫化的生产工艺,提出了一种带限位台阶的装配式高阻尼橡胶减振器。该减振器的阻尼材料和钢板之间采用常温胶黏连接模式,且在阻尼材料和钢板的连接边界面上设置了若干个具有一定高度的阶梯状限位台阶。对限位阶梯总高度分别为3 mm、4 mm、5 mm的3种不同装配式高阻尼橡胶减振器进行了不同加载频率和幅值的性能试验。试验结果表明:新型装配式高阻尼橡胶减振器在大变形下具有较强的耗能能力。带限位台阶的减振器和没有限位台阶的减振器相比,最大储能模量提高了22.3%,损耗因子提高了24.9%,且在较大位移幅值工况下,滞回曲线由原本的椭圆形变成类8字型,在保证较高阻尼力的同时使得滞回曲线所包络的面积增大,最大增幅可达588%。该新型减振器无需高温高压整体硫化,可以显著降低生产成本并提高生产效率,具有显著的性能优势和广泛的应用前景。     

自适应变阻尼磁流变体减振器

利用磁流变体粘可变的特性，设计了一种自适应变阻尼磁流变体减振器，该减振器无需能源装置，控制方式简单，可靠，结构紧凑，轻巧。理论分析及试验结果表明该减振器可以衰减振动。     

航天器用新型金属橡胶减振器

介绍了一种用于航天器的新型金属橡胶减振器（MRD）的制作工艺，并与普通橡胶减振器（RD）在航天环境中的使用寿命、阻尼、能量耗散和传递率等性能进行了比较。分析结果表明，MRD的性能具有明显的优势，在航天等特定领域内MRD是RD的理想替代品。     

某航天器电子设备减振设计与试验验证

某航天器回收系统电子设备在发射过程会经受大量级的随机振动,因此需对其进行减振设计。首先建立电子设备-减振器的减振系统动力学模型,给出减振器的刚度和阻尼特性测量方法和减振系统减振效果的预估方法;然后设计了一种内部填充聚氨酯棒的钢丝绳减振器,通过扫频试验对其刚度和阻尼特性进行测量,并根据所建立的动力学模型预估减振系统的减振性能;最后根据实际飞行环境条件对减振系统进行随机振动试验,结果表明该减振系统性能的预估结果与试验结果具有较好的一致性。以上方法可用于指导后续型号的电子设备减振系统设计。     

导弹平台一致冷软管振动试验研究

某型号导弹在飞行过程中,附加在平台上的致冷软管在振动过载作用下,对平台产生的振动响应能否影响平台工作性能,需要通过振动试验来预示和验证。文章对平台—阻尼减振器系统的传递率和固有频率进行了理论分析和计算,介绍了试验技术和分析过程.试验结果表明,有无致冷软管及软管里有无充气对平台的响应基本上没有影响,平台—阻尼减振器系统的技术指标满足设计要求,其抗随机振动性能良好。     

卫星飞轮支架的共固化阻尼减振设计

研究了应用共固化阻尼减振技术抑制某卫星星上飞轮支架的振动响应。共固化阻尼 减振是一种将阻尼层嵌入复合材料铺层中并共固化成型从而提高结构阻尼能力的振动控制技 术。首先,应用复合材料等代设计方法给出了无阻尼支架原型。然后,采用有限元法计算了 原型支架关键模态的应变能分布规律,确定出阻尼材料铺敷位置。参数化研究了阻尼层铺层 位置、阻尼层厚度对共固化阻尼减振效果的影响,确定了阻尼减振设计参数。最后,比较了 共固化阻尼支架与无阻尼支架的随机响应,验证了共固化阻尼减振设计效果。
     

振动、冲击环境下支架减振器刚度优化设计

文章在某型号的电子设备支架减振器设计中,综合考虑了振动、冲击两种主要的力学环境.以减振器刚度为设计变量,将刚度的倒数作为目标函数,根据振动、冲击环境设计要求确定了约束条件,建立了减振器刚度优化的数学模型.采用ANSYS作为优化设计的平台,随机振动响应分析采用振型叠加法,冲击响应分析采用Newmark时间积分法,对该问题进行了优化求解,取得了满意的结果,为电子学系统的减振设计提供了依据.     

多粘弹性胶膜夹层约束阻尼梁损耗因子分析

研究了嵌入多粘弹性胶膜夹层约束阻尼梁结构的固有频率及损耗因子分析的一种有限元方法。基于分层离散的Layer Wise理论推导了阻尼梁单元的有限元计算程式。结合模态应变能法,建立了多阻尼层约束梁模态损耗因子的计算方法。将该方法与传统的复合单元计算方法及试验数据进行了比较。结果表明,该方法具有计算精度高、计算耗费小的优点,可应用于复杂多阻尼夹层复合结构的损耗因子分析和阻尼参数优化设计。     

黏弹阻尼技术在航天器上的应用与展望

黏弹阻尼技术作为一种被动振动控制技术,可有效改善航天器的载荷环境.文章对黏弹阻尼技术在航天领域的应用(包括航天器发射段和在轨段)进行了综述,指出了航天黏弹阻尼技术发展的薄弱环节,提出了有针对性的4项建议,涵盖了建模、空间环境试验、优化技术和试验验证方面的内容,并对未来技术的发展作了展望.     

可重复使用运载器的耐坠毁缓冲装置的设计优化

针对采用四腿式着陆支架的可重复使用运载器,提出一种油气-蜂窝两级缓冲的新型耐坠毁缓冲装置,常规油气缓冲器实现重复使用,危险工况下蜂窝缓冲器实现耐坠毁功能。建立了运载器着陆动力学模型,给出了运载器着陆的四种极限工况及铝蜂窝压溃载荷的求解方法,基于径向基(RBF)代理模型,采用多学科协同优化方法,对多工况下运载器两级缓冲装置设计参数进行了优化。结果表明,多学科协同优化方法有着较好的准确性,优化后运载器的最大过载和缓冲支柱载荷峰值均得到降低。最后,对比了单独油气缓冲器与两级耐坠毁缓冲装置下运载器的着陆响应,结果表明,使用两级耐坠毁缓冲装置在降低运载器最大着陆过载和缓冲支柱载荷峰值上有着较为明显的优势。     

太阳翼黏滞阻尼器的可靠性评估方法

基于黏滞阻尼器的工作原理分析,确定了以黏滞阻尼器的阻尼率作为可靠性特征量,提出了利用大量地面测试数据进行黏滞阻尼器可靠性定量评估的方法,并给出了某太阳翼黏滞阻尼器可靠性评估的应用示例,为黏滞阻尼器的可靠性验证提供了技术途径。     

涡轮泵环形颗粒阻尼器设计

设计了一种用于液体火箭发动机涡轮泵减振的环形颗粒阻尼器。为研究颗粒阻尼器的减振性能,基于有限元法建立了附加颗粒阻尼器以及不加颗粒阻尼器的涡轮泵模型,计算过程中采用结构阻尼系数来描述颗粒阻尼器的阻尼特性。仿真结果表明．颗粒阻尼器能够显著降低涡轮泵的振动,并且对涡轮泵的动态特性影响很小。     

Nutation damping of spinning satellite with viscous annular dampers

A new assumption, that the fluid in an annular damper is supposed to be a variable slug, is taken to discuss the nutation damping of a spinning satellite with a partially filled viscous annular damper. The dynamical equations for the spinning satellite with the damper are established by application of the equations of the first order in normal form for the rigid body. Approximate analytical solutions of nutation angle attenuation are obtained by the successive approximation and the small parameter methods. The theoretical results from the variable slug can explain the experimental phenomena, which are not explainable by the results from the conventional rigid assumption, taken by most the former references. Thus the presented analytical solutions provide a more reliable basis for designing the annular damper.     

对接机构的涡流阻尼器阻尼力矩的有限元仿真和试验分析

涡流阻尼器可以很好吸收航天器交会对接时产生的碰撞能量,其阻尼力矩直接关系其对碰撞能量的吸收,但没有通用的阻尼力矩计算公式.通过对研发的对接机构用涡流阻尼器样机的有限元仿真和实验,分析其阻尼力矩.介绍了对接机构的涡流阻尼器样机的结构、2D和3D电磁场有限元仿真模型和阻尼力矩测试系统,分析了涡流阻尼器的磁极对数、转子材料导电率、转子长度、转子厚度、转子平均直径对阻尼力矩的影响,给出了阻尼力矩的计算公式.计算结果表明,对铝合金转子涡流阻尼器样机,阻尼力矩的计算值与实测值误差小,对铜合金转子涡流阻尼器样机,阻尼力矩的计算值与实测值误差较大.分析结果有助于对接机构用涡流阻尼器的研制.     

可控制磁流变阻尼器的研究

磁流变液是一种新兴的智能材料,利用这种智能材料可以研制成一种新式阻尼器。文章推导出了磁流变阻尼器3种工作模式下的动态模型,设计和加工了一种混合式磁流变阻尼器,并对该磁流变阻尼器的性能进行了实验研究,测试结果和理论分析结果非常吻合,由此得到该理论模型是行之有效的。     

惯性平台新型金属橡胶减振器理论与实验研究

金属橡胶减振器（以下简称MRD）是为克服目前惯性平台常用橡胶减振器随时间老化这一致命弱点而开发研制的一种新型减振器，其在航空航天等军事领域具有广阔的应用前景，但目前主要依靠经验和试凑进行设计和加工，缺乏系统的理论基础。对其动态特性参数与工艺安装参数之间关系的研究在国内一直是个空白，对于这一动力学前沿课题的研究，具有重要的理论与工程应用价值。本文建立了MRD的力学模型，通过对其力学模型的分析与研究，给出了MRD系统非线性特征参数的参数识别方法；通过实验验证了其力学模型和参数识别方法的合理性。提出了MRD的特性参数与工艺安装参数关系的研究策略及其优化设计技术研究的主要内容。     

挠性航天器振动抑制的自适应方法及实验研究

挠性航天器在平衡位置的小幅度振动对航天器的姿态控制精度具有严重影响,并且难以控制。现介绍了一种带有非线性阻尼器的自适应控制方法。该方法在黄金分割自适应控制方法的基础上,通过引入振动能量阻尼项得到了比较理想的振动抑制效果。该方法能够快速地抑制挠性航天器的低频振动,并且具有很好的过渡过程品质和稳态精度。文章最后通过物理仿真对比实验验证了这种方法的有效性。在相同条件下,其振动抑制的时间较传统方法减少了70％。此外,该控制方法对航天器的挠性振动频率的变化具有很好的适应能力。     

Fluid ring damper for artificial gravity rotating system used for manned spacecraft

Long term human space missions require artificial gravity during some phases of the space flight. In this paper we propose a dual spin system to generate artificial gravity based on a classical rotorcraft configuration where the rotating blade-like module provides a 1g-gravity at the tips. The rotating module is eventually stopped by a fluid ring damper. The dynamics and effectiveness of the damper is analyzed; in particular stability is ensured since a Lyapunov function of the system is found. Optimal damper parameters such as fluid viscosity and ring geometry are determined in order to reduce the despinning time.