微小卫星星敏感器支架的优化设计与试验

针对卫星结构中星敏感器支架在随机激励下加速度响应均方根(RMS)值过大的问题,提出了星敏感器支架优化设计方法。简述了星敏感器安装点随机响应的基本理论,对卫星结构进行了模态和加速度响应灵敏度分析。以星敏感器安装点RMS值最小为目标,以基频和体积分数为约束,建立了星敏感器支架随机响应优化模型,并对支架进行了拓扑优化设计。最后,利用MSC.PATRANNASTRAN对优化处理后的支架模型进行了工程分析。结果显示:星敏感器安装点随机响应RMS值降低了20%以上,支架结构轻量化率达到了50%。另外,利用振动试验台对支架进行了振动试验。实验显示:有限元分析结果与试验数据相对误差低于15%,表明设计的支架的性能参数满足设计指标,验证了所采用优化方法的可行性。     

卫星随机试验的振动响应分析

介绍基础激励下结构随机振动响应的分析方法,并对某配重卫星轴向和横向的窄带随机激励进行有限元计算。通过对此卫星结构加速度响应的均方根值、累积均方值和功率谱密度等统计量的分析,研究随机振动试验中卫星结构的随机响应,以此考察卫星承受此种动力学环境的能力,为卫星上仪器设备的减振方案设计和提高卫星发射的可靠性提供参考。     

比辐射星上定标器结构设计及有限元分析

比辐射星上定标器是一种新型的遥感卫星在轨辐射定标装置,其结构设计的可靠性将直接决定星上光学系统的定标精度。为了得到星上定标器结构在航天力学条件下的响应情况,用ANSYS Workbench对其加速度过载和随机振动响应特性进行了有限元分析,获得了定标器箱体的加速度过载响应特性、固有频率和振型、随机振动响应特性。分析结果表明,定标器箱体在航天力学条件下强度和刚度都满足设计要求。为后期振动试验和结构优化设计提供了定量化参考依据。     

某星载电子设备有限元分析及设计改进

文中利用ANSYS建立了某星载电子设备的有限元分析模型,对其进行模态分析,并在此基础上进行了随机振动响应分析,结果表明设备的刚强度满足系统要求.获得了某型器件安装处的加速度响应情况,结合有限元分析结果对结构进行局部设计改进,改进后最大加速度响应值降低了19.4％,并顺利通过了振动试验考核.研究表明,在设计初期采用有限元方法对设备结构性能进行仿真分析可以缩短研制周期,降低后续试验风险.     

某星载电子设备的动态响应分析

随机振动分析是星载电子设备动力响应分析的重要组成部分.通过对电子设备的实体模型简化处理,建立分析模型,利用有限元分析的方法获得随机振动载荷作用下设备各部位的加速度均方根值等系列响应值,为电路板器件布局优化,整机强度、刚度优化提供参考.进行了随机振动试验,实测典型位置的加速度均方根值,对有限元分析模型参数选择的合理性以及分析结果的准确性进行验证.     

振动夹具的综合优化设计

夹具设计要求质量轻、刚度大。为了在这两者间取得平衡,文中综合使用拓扑优化和尺寸优化两种方法对夹具进行优化设计以实现设计目标。基于拓扑优化结果设计了夹具的拓扑优化模型。虽然相对于初始模型,该模型的第1阶固有频率降低了36.5%,但其质量降低了66.7%,表明拓扑优化效费比显著。以设计参数的合理设计范围作为约束条件,把使第1阶固有频率最大和夹具质量最轻作为优化目标来实施尺寸优化,得到夹具的详细设计模型。与拓扑优化模型相比,该模型的质量降低了3%,第1阶固有频率提升了6%。之后对振动夹具实施了随机振动试验。受试设备安装点的功率谱密度响应曲线的均方根值最大为输入谱均方根值的1.17倍,说明夹具具有良好的动力学传递特性,夹具的综合优化设计方法有效可行。     

基于蜂窝加肋板结构参数匹配抑制光学卫星随机响应

以结构参数的最优匹配为设计目标,提出了一种改善光学卫星振动环境的新思路。针对某光学卫星振动试验中出现的蜂窝顶板随机振动响应过大的问题,研究了加强肋在降低简支蜂窝板随机振动响应中的作用。分析了该光学卫星蜂窝板结构的特点,探讨了它的随机载荷以及在其激励下蜂窝板式结构的动力学响应。结合卫星自身结构上的需要,提出了一种通过添加特定截面H型加强肋的方法来降低蜂窝板的响应。利用有限元法对外形尺寸为1 000mm×1 000mm×30mm的蜂窝板模型进行随机振动分析验证,结果显示:H型加强肋能显著降低蜂窝板的振动响应,有明显减振效果。最后,根据整星振动试验结果对卫星力学模型进行了修正,并利用该方法对修正后的模型进行动力学分析和优化,分析结果表明顶板响应降幅达到了40%,为系统可接受范围,证明了提出的方法很好地抑制了结构的随机振动响应。     

星载环境监测仪转动件随机振动分析

光谱定标转动件是星载环境监测仪的关键部件,卫星发射过程中的随机振动是导致其结构失效的重要因素.为有效预示环境监测仪中该转动件在力学环境条件下的响应,采用有限元分析软件ANSYS Workbench对其固有模态和随机振动响应特性进行分析,获得了1σ位移、加速度和等效应力的响应统计值与随机响应谱.分析结果表明,转动件结构在随机振动环境的刚度和强度满足安全性要求,为结构设计和进一步优化提供了参考依据.     

一种测控天线支架的优化设计

在航天领域,星上载荷的质量直接影响整星的发射成本。为了降低星上天线的质量,文中以某卫星测控天线支架为研究对象,在满足天线电性能和力学性能的前提下,采用传统方法和拓扑优化分别对支架进行改进设计,然后利用有限元分析软件Workbench对天线进行仿真分析,得到模态响应曲线和正弦振动应力云图,并对比分析仿真结果,获得支架的最优结构设计方案。该支架通过拓扑优化设计并采用增材制造（3D打印）技术加工,不仅满足各项性能指标要求,而且其质量降低了20.3%,加工时间也缩短了近60%。     

某雷达有源安装板随机振动分析与试验研究

有源安装板是有源相控阵雷达的主承力结构件。根据有源安装板的机械结构,将随机激励下的有源安装板简化为两自由度弹簧-质量系统,从理论上研究其频率特性;用MATLAB软件进行数值仿真,得到了有源安装板响应加速度的频率特性曲线。进行有源安装板垂直方向的随机振动试验,得到了随机振动试验前、后特征级对比图。分析结果表明有源安装板的两自由度系统是合理的,为有源安装板的结构设计提供了理论依据。     

某机载设备安装架轻量化设计与分析

机载设备对质量有着极高的要求。文中以有限元分析方法为主要研究手段,开展了某机载电子设备安装架的拓扑优化和结构构型设计,对比分析了该安装架轻量化设计后的质量指标、模态频率及随机振动条件下的应力响应值。经拓扑优化后该安装架质量减轻了21.23%,基频降低了5.66%,安装孔处随机振动最大应力响应值增大了2%,但最大应力值仍低于对应材料的屈服极限,具备足够的强度裕度。分析结果证明了该轻量化设计方法的可行性。     

空间光学载荷探测器组件抗冲击隔振设计

针对广角极光成像仪整机Z向冲击试验后探测器损坏的问题,提出在镜头组件与头部框架间设置隔振器的解决方法。首先,确定隔振方案为被动局部隔振;然后,从材料、刚度和安装方式等方面完成金属橡胶隔振器的设计。接着,运用有限元方法对结构进行模态分析和冲击载荷响应仿真分析。最后,对广角极光成像仪整机产品进行了力学实验,实验结果与仿真分析结果一致。实验结果显示:安装隔振器后,探测器位置测点的正弦振动加速度响应最大降低了26.2%,随机振动加速度响应最大降低了72%,冲击加速度响应最大降低了48%,说明该隔振器具有显著的减振效果。在实验完成后对产品进行检测,发现产品并无异常,说明结构设计满足要求。     

某导引头电子模块力学特性分析

小型化、精密化、功能集成化是当今导引头结构设计的三大发展趋势,在丰富了设计思路的同时也对导引头的环境适应性提出了更为严苛的要求,对导引头电子模块进行力学分析可以校核验证弹载加速、冲击、随机振动环境下结构的可靠性。文中基于有限元分析的方法对某导引头电子模块进行加速度、模态分析、正弦及随机振动和冲击分析,提取结构对于不同载荷的力学响应,通过变形、加速度响应和应力云图分析数据,验证结构的刚强度,并对结构改进提出针对性意见。仿真结果表明,该电子模块在较严苛的环境条件下满足结构刚强度要求,设计安全可靠。最后进行环境条件最为苛刻的冲击试验,通过试验结果与仿真结果的对比,证明有限元分析的精确性和有效性。     

某星载组件的结构动态特性分析

星载电子设备的动态特性对于整个系统的可靠性和安全性至关重要。文中以某星载组件为研究对象,采用ABAQUS 建立了某星载设备的完整有限元模型,并进行了模态分析。根据结构固有动态特性,分析了该 结构在加速度过载、正弦振动、随机振动和充压等载荷作用下的结构响应,获取了相应的结构变形和应力分 布。分析结果表明,该组件的结构设计满足星载力学环境的设计要求,为组件的结构设计提供了可靠的依据。     

某宇航相控阵天线振动故障分析

文中针对某宇航相控阵天线在随机振动验收试验过程中的振动故障,首先通过罗列故障树和摸底试验进行故障定位,分析认为DSP芯片引脚在振动过程中应力过大是造成其开裂的主要原因;然后通过有限元法计算试验条件下DSP芯片引脚处的加速度和应力响应,仿真结果与试验结果比较一致;最后根据有限元模型开展相控阵天线主结构的优化设计,增加主结...     

典型安装架在随机振动下的优化设计

采用仿真和试验的方法对机载电子设备安装架在随机振动条件下的优化设计进行了研究。首先,采用静力等效思路将随机振动载荷转化为静载荷,对安装架在静载荷下进行拓扑优化。接着,基于拓扑优化结果进行了模型设计和动力学仿真分析,分析结果表明,在保证优化后质量不高于原设计模型的条件下,优化后安装架的强度和刚度都有显著提高。最后,通过随机振动试验验证了该优化设计的可行性。