轨姿控发动机振动试验夹具结构拓扑优化

针对轨姿控发动机部分振动试验夹具存在质量偏大、频率特性差等问题,采取拓扑优化的方法对典型试验夹具进行了结构设计改进。基于Optistruct的拓扑优化模块,讨论了动力学拓扑优化模型及多目标优化的实现策略,介绍了离散度参数及最小成员尺寸等优化控制参数的设置。通过对推力装置块状试验夹具的拓扑优化,研究了优化目标及控制参数对优化结果的影响。优化后夹具频率特性满足试验要求,减速效果明显。通过实物振动试验,验证了正弦振动和随机振动试验条件下夹具控制响应平稳,满足试验容差要求。最后,通过对某型轨姿控发动机整机锥状试验夹具的结构设计改进,进一步拓展应用了拓扑优化方法。仿真结果表明,优化后夹具的模态频率和动态响应特性显著改善,为后续发动机振动试验夹具设计提供借鉴。     

卫星电子设备振动试验用超高基频夹具设计

卫星电子设备振动试验用夹具作为固定试件和传递激励信号的重要部件,应具备高刚度和高基频的特性。文章提出卫星电子设备振动试验夹具的设计指标,包括对基频和横向振动响应的要求。通过结构优化,设计了一种轻质平板型夹具。振动试验验证结果表明,该夹具基频在2000 Hz以上,横向振动响应小于10%,达到了卫星电子设备振动试验夹具的设计要求。     

一种通用振动夹具的设计

星上电子设备在振动试验中需要夹具转接,夹具的性能优劣直接影响到设备的可靠性。文章介绍了一种通用振动夹具的结构设计,并进行了仿真分析、仿真优化、试验验证,对夹具进行了讨论和总结。文章内容对星上电子设备及同类产品振动试验夹具的设计具有一定工程指导和参考价值。     

联合被试设备的振动夹具结构仿真分析

由于和被试设备之间的耦合影响,所以对振动夹具的评价非常复杂。文章以轨道交通悬挂类变流装置的某通用型振动夹具为研究对象,与被试设备联合进行模态、动强度、疲劳等分析。仿真分析与试验的结果对比表明,振动夹具的固有频率会对被试设备的随机振动1σ应力和动力学响应产生较大影响;其承受的载荷在引入被试设备后更为合理,从而可以准确地预估振动夹具设计的合理性。联合被试设备的振动夹具结构仿真方法和结果可为振动夹具的校核、振动试验结果评价提供理论依据。     

振动夹具一阶共振频率的试验数据识别

振动夹具的一阶共振频率是衡量振动夹具设计质量的一个重要参数,其高低直接关系到试验的成功与否.文章在设计出某部件的振动试验夹具后,对夹具进行了随机振动加载试验,并依据有关试验数据识别出了夹具的一阶共振频率,结果表明振动夹具满足设计要求.     

振动试验条件在夹具动态特性设计中的考虑

夹具作为试件与振动设备之间的连接部件在振动试验中起着非常重要的作用。为了减少夹具对试验的影响,文章采用有限元分析法进行夹具动态特性设计,并结合一个设计实例分析了振动环境试验条件与夹具动态特性的相关性。研究结果表明:在进行较宽频带振动试验时,合理处理振动试验条件与夹具固有频率之间的关系,可减少夹具对试验的影响。     

基于数据匹配的机载外挂装备部件振动试验优化设计方案

单独对喷气式飞机外挂某装备的部件开展振动试验时出现了过试验,造成该部件功能失效,与飞行实际情况不符。为此提出了振动响应数据匹配要求。根据随机振动理论分析了导致试验频响数据与实测数据差异的工程因素。通过控制方案研究、加载部位及载荷传递路径模拟以及夹具频响特性设计改进,实现了该部件振动试验响应数据与实测数据的匹配。采用该试验方法能够有效避免过试验,提高振动试验模拟的真实性和有效性。     

基于代理模型的航天器振动夹具优化方法

航天器振动夹具的一般设计原则是在避免安装干涉的前提下,尽量提高其刚度,同时减小自身重量对试验条件制定的影响。文章从提高振动试验夹具设计的效率出发,在优化过程中引入Kriging代理模型来代替原有的动力学输入输出关系,最大程度地减少优化迭代过程中有限元模型重构与求解次数。为进一步提高代理模型更新的效率,提出了一种混沌邻域搜索的多点加点准则,在发掘当前最优点的同时,有选择性地加入了更多的预测点,用以快速改善代理模型的局部代理精度。数值仿真针对典型航天器力学环境试验夹具的几何参量进行优化,优化结果验证了该方法的有效性与高效性。     

电路板工装结构设计及其振动传递特性研究

针对印制电路板环境应力筛选试验要求,为减小夹具对试验结果的影响,提出以电路板尺寸、筛选效率以及固有频率等为约束的电路板工装设计优化方法,并以某型电路板为例进行电路板工装设计与迭代优化;继而开展模态仿真分析验证了工装设计的有效性;研究设计工装振动特性并固化电路板环境应力筛选测试方案,采用设计工装及固化方案完成电路板随机振动环境应力筛选试验。结果表明:所设计工装的一阶固有频率高于试验规定频率上限,满足工装夹具刚度特性要求。通过合理装夹和调整传感器布局等可使得电路板安装位置加速度功率谱密度曲线及均方根值满足GJB 1032A相关要求。     

仪器在扫频振动中响应的控制

扫频振动试验是对控制系统仪器设备的重要的力学环境试验之一,因此被广泛采用。在扫频振动试验中,影响仪器响应有下列因素,诸如振动规范、仪器的固有特性、安装夹具的性能、安装与测试的方式方法、振动试验台的特性等。往往由于对上述因素考虑得不周,使仪器在扫频振动中受到损伤,造成了人力物力的浪费。为此,本文讨论了采取怎样的措施使响应减小,将仪器的振动响应控制到允许范围内,这是非常有意义的。并且在分析各类因素的基础上,提出了解决办法,对今后的设计和试验工作具有参考价值。     

控制箱夹具传递特性及对振动信号失真的影响分析

文章针对某控制箱夹具非主振方向运动过大致振动台信号传递失真问题进行有限元仿真分析。在分析控制箱夹具传递特性的基础上,通过大质量法探讨基于实测加速度数据直接加载的振动台-夹具-试验件耦合模型的响应计算方法,分析夹具致信号传递失真原因,并通过厚度优化提高夹具的固有频率。研究结果表明,夹具在激励频段内的非主振方向共振将导致试验件在该方向的过考核;模态贡献量分析可以更具针对性地设计或改进夹具结构。     

模块化航天机电伺服系统多学科集成设计与优化

针对航天伺服系统现有设计过程中因设计参数耦合因素考虑不全导致系统性能难以进一步提高的问题,提出了一套模块化航天机电伺服系统多学科集成设计与优化方法。从产品层、部件层和零件层对系统进行了模块化划分,给出了模块化设计流程及V字数据传递路线,以具体工程实例验证了模块化集成设计与优化方法的高效性及提升航天伺服系统总体设计水平的可行性。     

载人航天某装置人机交互式结构优化设计

为了解决复杂结构在动力学响应约束下优化的难题,综合人工以及计算机在复杂结构优化中的优点,提出一种人机交互式优化方法用于载人航天某复杂装置的优化设计。经过结构优化后的装置,在质量保持基本不变的情况下一阶振动频率提升41.1%,正弦试验条件下关心节点的最大加速度响应值减小24.3%,优化效果明显,满足优化设计要求,验证了该优化设计方法的可行、有效。     

航天器振动试验中的动力吸振现象

振动环境试验是考验航天器中各分机力学品质的重要试验,分机适应力学环境的能力在设计阶段必须充分考虑。目前分机的力学环境条件往往是在考虑了一定的安全系数后,以分机安装处界面的加速度包络曲线给出的。然而一般来说,分机振动试验过程中的边界条件与分机实际工作状态的边界条件是不同的。具体地说就是在振动试验过程中分机通过试验转接托架与振动台面相连,实际工作状态是分机安装在安装件(卫星各舱板)上。由于试验转接托架与安装件的动力学特性不一样,根据多自由度弹簧质量阻尼系统的动力吸振原理,可以推出试验状态分机在固有频率处存在过试验现象。为了减少过试验对分机带来的危害,新的试验方法研究(加速度响应限幅控制、阻抗特性模拟法、限力技术等)已成为国内外航天工作者研究的热点。文章详细阐述了振动试验中动力吸振的机理及过试验产生的缘由。     

一种系统级多维振动试验技术

与传统一维振动试验相比,多维振动试验能更加真实地模拟实际振动环境,有利于暴露潜在缺陷。研究了一种采用4个振动台、分别从水平和垂直方向施加激励的系统级多维振动试验技术,并阐述了该试验系统的总体设计、机械解耦技术、多维振动控制技术和夹具设计技术。通过运用三维建模、动力学分析和优化设计等手段,自主研制了系统样机并开发了振动控制软件,在国内首次实现了4台电磁振动台两轴向的同时激励。对关键技术的验证试验表明,采用的各项技术满足试验需要,各项指标满足设计要求。