论文部分内容阅读
箭载电子设备是实现火箭飞行控制的重要组成部分,在结构设计阶段,有限元仿真是对其恶劣服役力学环境适应性评估的重要手段。目前,箭载电子设备有限元仿真存在以下难点:一是箭载电子设备通常安装有橡胶减振器以提高其对振动冲击等恶劣力学环境的适应能力,但橡胶材料性能的高度非线性使减振器的建模一直是有限元分析的难点。其次,箭载电子设备的内部印制板上通常有成百上千的电子元器件,并且印制板组件通过复杂的锁紧机构固定在机箱内部,如何在印制板组件的建模过程中平衡计算规模与建模精度之间的关系也是箭载电子设备动力学响应分析的难点。本文以箭载摞板式电子设备为研究对象,基于结构动力学响应理论和有限元方法,利用ANSYS建立其有限元模型并进行动力学响应分析。在此过程中,根据现有试验条件及有限的材料参数,提出适合ZN-35橡胶减振器在宽频、小振幅应用工况下简洁、实用的两种建模方案: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,一种是橡胶材料的本构模型建模法。并分别针对两种建模方案进行了试验验证,证实了建模方法的有效性。采用局部精细建模和等效质量相结合的思想,提出适合摞板式箭载电子设备内部电路组件的建模方法,并利用特征建模、局部节点自由度耦合以及局部节点合并等方法对电路组件在机箱内部的约束条件进行了模拟,给出兼顾计算规模与建模精度的箭载电子设备内部电路建模方法。在此基础上,对摞板式箭载电子设备进行了有限元模型建模和动力学仿真,通过计算模态与试验模态的对比,以及谱分析获得的随机振动激励作用下的PSD响应谱与随机振动试验结果对比,验证了动力学分析结果的正确性,以及箭载电子设备有限元模型建模方法的有效性。在暂不具备冲击试验的情况下,进行了冲击激励的瞬态响应分析,完成了对箭载电子设备适应冲击环境能力的评价。该仿真结果基于模态分析与随机振动响应分析中对有限元模型的验证,结果是可信的。本文基于动力学基础理论,采用计算机仿真与试验相结合的方式,对箭载电子设备进行了全面的动力学响应分析。本文研究工作可以为箭载电子设备动力学设计、力学环境适应性考核分析提供参考和借鉴。