带有传感器的支架的动特性分析及优化

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1、2014年第3期导弹与航天运载技术No.32014总第332期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.332文章编号：1004-7182(2014)03-0044-05DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20140310带有传感器的支架的动特性分析及优化1,22222王道连，孙海鹏，尹贻国，赵涛，程翔（1.西北工业大学，西安，710072；2.北京宇航系统工程研究所，北京，100076）摘要：支架作为航天器上仪器、阀门等元件的重要固定方式，支架动响应结果直接影响到固定于支架上的设备元件的性能，在振动力学环境下装有仪器设备或者阀门等元件的支架与空支架的

2、动特性有较大差别。以传感器模拟件支架为研究对象，通过试验分析和有限元分析，根据试验结果对支架设计进行改进，为带有传感器等负重的支架动力学研究提供一种方法。关键词：带有传感器的支架；试验分析；模态仿真分析；优化设计中图分类号：V414.1文献标识码：AResearchonDynamicCharacterAnalysisandOptimizationDesignoftheBracketwithSensor1,21111WangDaolian,SunHaipeng,YinYiGuo,ZhaoTao,ChengXiang(1SchoolofAeronautics,NorthwesternPolyte

3、chnicalUniversity,Xi’an,710072;2.BeijingInstituteofAstronauticalSystemsEngineering,Beijing,100076)Abstract:TheBracketisanimportantfixedformfordevicesandvalvesinrocket.Thedynamicresponseofthebracketaffectstheperformanceofthedevices.Thedynamicresponsesofthebracketswithorwithoutfixeddevicesorvalvesare

4、ofgreatdifferenceinthevibrationenvironment.Thispaperchoosesthebracketwithfixedsensorastheresearchobject.Throughtestanalysisandthefiniteelementanalysis,thedesignofthebracketismodified,andthepaperprovidesamethodforresearchingthedynamicresponseofthebracketwithloads,suchassensor,etc.KeyWords:Thebracket

5、withsensor;Testanalysis;Modalanalysis;Optimizationdesign0引言模态识别。支架广泛应用于航天器上仪器、阀门等元件的固1.1试验系统定，支架动响应结果直接影响到固定于支架上的设备振动台为获取支架振动动特性的主要设备，模拟[1]元件的性能。尤其是航天器在飞行过程中，动力装置振动力学环境，通过2个加速度传感器来控制振动力以及空气阻力等会产生振动，并且在此力学环境下装学环境，1个加速度传感器来监测支架在纵向振动过程有仪器设备或者阀门等元件的支架与空支架的动特性中的动特性及响应，如图1所示。将带有传感器的支有较大差别，需要考虑负载的支架的动特性及响

6、应问架纵向通过振动夹具固定在振动台面上，纵向振动的题，否则可能会造成仪器设备、阀门等元件的失效，安装状态如图2所示。影响航天器的飞行。本文以计算结构动力学的基本理论为基础，开展航天器上应用的负载的支架动力学研究，根据振动试验分析，对装有传感器的支架进行有限元模态分析和模型修正，根据分析结果对支架进行优化改进，以解决带有传感器的支架在振动环境下的响应放大问题。1随机振动试验与分析图1试验系统示意图图2纵向安装状态本文采用环境激励的方式进行带有传感器支架的收稿日期：2013-06-30；修回日期：2013-11-12作者简介：王道连（1979-），男，高级工程师，主要从事飞行器总体设计第3期王道

7、连等带有传感器的支架的动特性分析及优化451.2试验件2.2材料属性3图2中支架与传感器模拟件的材料均为不锈钢，计算中不锈钢的密度参数为ρ=7800kg/m，泊松支架的外形尺寸为110mm×100mm×1.5mm。比µ=0.31，弹性模量E=210GPa。1.3试验振动条件2.3边界约束条件试验中随机振动条件见表1。根据实际过程中的底部螺栓固定的方式，对支架底部进行固支约束。表1随机振动条件2.4有限元分析结