复合材料力矩陀螺支架结构优化及仿真

为了提高力矩陀螺支架结构效率,以结构基频/质量比(ω/m)作为优化目标值,对力矩陀螺支架结构进行了动力学分析。利用有限元软件建模计算,得到复合材料制造的力矩陀螺支架质量为7.32 kg,基频为255.06 Hz,ω/m为34.83 Hz/kg。为了发挥复合材料的性能优势,对力矩陀螺支架通过几何结构进行优化设计。结果表明:本体厚度增加1 mm,ω/m降低4.2%;通过均布T型加强筋增强,ω/m可提高39.21%。基于T型加强筋增强结构,对复合材料铺层进行优化设计。结果表明:准各向同性铺层具有更高的结构效率,ω/m为48.49 Hz/kg;考虑复合材料整体成型工艺性,采用[-144/-72/0/+72/+144]ns结构适应性铺层设计得到的ω/m为47.79 Hz/kg。