论文部分内容阅读
振动环境试验是鉴定结构或仪器设备能否承受预计的振动环境、保证在实际环境下结构的完整性或仪器设备性能、精度不降低的一种必要手段。传统的振动环境试验采用单轴振动试验方法,该方法以三个正交轴依次进行单轴振动试验来近似等效三轴振动试验。航天产品的复杂性越来越强,可靠性要求越来越高,对于真实环境的模拟越来越重要,实践证明:许多无法用单轴振动试验复现的故障,用简单的三轴振动试验即可复现,因而,开展三轴振动环境试验研究非常必要。本文针对舱段结构展开单轴与三轴随机振动下的动力学响应对比分析,包括加速度对比分析、应力对比分析、疲劳寿命(疲劳累积损伤)对比分析的研究,旨在有效改进单轴振动试验质量以及推动三轴振动试验台的普遍应用。1、研究了结构固有特性和随机振动分析的基本理论,重点研究了频域内随机激励与响应的关系;并对结构有限元仿真技术进行了探讨,通过2个实例验证了Ansys Workbench仿真结果的可信度,为后续章节的舱段结构有限元仿真分析奠定了理论基础。2、比较了结构在单轴与三轴随机振动下的动力学响应的差异,并通过有限元软件Ansys Workbench仿真了悬臂梁结构在单轴与三轴随机振动下的应力响应和加速度响应,总结了悬臂梁在两种工况下的应力响应和加速度响应的差异,从而对单轴和三轴随机振动试验的不同效应有了初步认识。3、进行了舱段结构CAD/CAE模型的简化与修复,并根据实际情况设置了舱段结构的接触类型及约束位置,然后对舱段结构进行模态分析,确定了舱段结构的固有频率和振型以及易诱发较大振幅振动的部件;在给定的试验条件下,进行了舱段结构的单轴振动分析和三轴振动分析,研究了舱段结构在单轴与三轴随机振动下的加速度响应、应力响应的关系。4、提出了随机振动疲劳寿命的估算方法,利用有限元软件仿真分析悬臂梁的固有特性和在给定激励谱下的随机响应,仿真结果与实验结果吻合,并估算了悬臂梁的疲劳寿命,估算结果与实验结果比较具有一定的保守性,但满足工程需求。最后计算了舱段结构在单轴和三轴随机振动下的疲劳寿命,并对比三轴振动造成的疲劳损伤值与单轴随机振动造成的疲劳损伤值之和的大小关系。