倍频程准则在星载电子设备结构设计中的应用.pdf
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1、第 卷 第 期 年 月空 间 电 子 技 术 .收稿日期:修回日期:引用格式:彭鑫曹健赵静.倍频程准则在星载电子设备结构设计中的应用.空间电子技术():.():.:./.倍频程准则在星载电子设备结构设计中的应用彭 鑫曹 健赵 静(中国空间技术研究院西安分院西安)摘 要:在星载电子设备的结构设计中一般采取局部加强结构刚度来减小其响应但对有些结构此方法效果并不理想 为减小某单机中关键部件的加速度响应通过倍频程准则对结构进行优化设计通过合理弱化支架刚度来降低核心部件的响应 仿真结果表明在弱化某些结构部件的情况下使得谐振器的加速度响应降低了 效果明显 通过弱化非核心部件来减小核心部件的响应有别于常规的
2、增加整体结构刚度来减小响应对后续电子设备的优化设计具有一定的指导意义关键词:结构设计加速度响应倍频程准则中图分类号:文献标志码:文章编号:()():.:引言星载电子设备通常都会经历严苛的振动环境 设备中的某些元器件或部组件可能会在振动中发生破坏或者无法在振动过程中正常工作因此在结构设计阶段就必须考虑对结构进行优化设计以保证电子设备能够正常工作 常用的减振方法有减小激励、避开共振区域、增加阻尼和使用减振器等但星载设备受限于使用环境苛刻、尺寸重量限制、可靠性要求极高等因素往往难以采取上述常规方法 在星载电子设备的结构设计中通常用增大各部件的结构刚度以减小其振动响应但该方法往往会增加整机重量且不一定
3、能起到预期的减振效果 基于倍频程准则的优化思路是增大振动敏感部分与其支撑结构的频率比值 年第 期彭鑫等:倍频程准则在星载电子设备结构设计中的应用可以在减轻并弱化结构的情况下取得较好的减振效果本文应用 软件及 软件建立了某星载电子设备的结构模型及有限元模型对其进行了随机振动分析得出了振动敏感元器件处加速度响应随后通过倍频程准则优化改进结构并分析改善情况 倍频程准则对于星载电子设备承受的振动载荷通常可以研究能量是如何从支撑结构传递到电路部分来避免振动对设备造成损坏 由于电路部分与支撑结构连接在一起支撑结构的振动响应即是电路部分的激励载荷 由于随机振动载荷为宽频载荷在随机振动环境中支撑结构和电路部分
4、均会受到外激励载荷的影响若电路部分的固有频率接近于支撑结构的固有频率将发生共振这就会导致电路部分的响应被大幅放大必须采用解耦设计以减小电路部分的振动响应结构动力学的理论表明为实现支撑结构和电路部分的动力学解耦二者的固有频率比值应大于即一个倍频程工程上也称为倍频程准则 下面将通过一典型两自由度系统的参数分析详细阐述支撑结构与电路部分可以简化为如图 所示的两自由度振动系统其中结构部分用质量 表示其首先接受能量为一阶自由度电路部分用质量 表示接受来自结构的能量为二阶自由度图 结构和电路两自由度强迫振动系统.改变结构刚度可改变固有频率改变质量可改变结构部分与电路部分之间的重量比改变结构阻尼可改变结构部
5、分与电路部分之间的传输率 值传输率如式()所示 图、图 为两种不同重量比下结构与电路之间的动力学耦合效应 /()其中:强迫频率:固有频率:阻尼比:临界阻尼图 /.时不同传输率的结构与电路之间的动力学耦合效应./.图 /.时不同传输率的结构与电路之间的动力学耦合效应./.表示电路部分的耦合响应表示结构的非耦合响应表示电路的非耦合响应 动态耦合比 /表示结构部分的固有频率表示电路部分的固有频率表示结构部分的重量表示电路部分的重量 多工器随机振动分析图 为某介质多工器三维模型为节省舱板安空间电子技术 年第 期装空间将两组滤波器立式安装外挂在支架上 本产品中介质谐振器为振动敏感元器件通过胶接的方式与结
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