雙半軸式轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)振動傳遞特性研究.pdf

1、慣性導(dǎo)航和制導(dǎo)技術(shù)在航空、航天、航海領(lǐng)域中具有重要作用。隨著慣性元件和慣性系統(tǒng)精度的不斷提高，對測試設(shè)備的要求也越來越高。在實際工作中，測試設(shè)備由于多源激勵，產(chǎn)生振動能量，經(jīng)多個傳遞路徑傳遞到被測元件上，這影響和制約著被測元件精度和性能的提高。因此，研究測試設(shè)備的振動產(chǎn)生機理和振動能量傳遞分布情況對降低設(shè)備運行中的振動噪聲具有重要意義。本文以測試設(shè)備中廣泛應(yīng)用的雙半軸式轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)為研究對象，通過理論計算、數(shù)值仿真和實驗相結(jié)合的方式，研究振

2、動能量在雙半軸式轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)中的傳遞特性。具體研究工作如下：
　　 針對復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中子結(jié)構(gòu)的連接方式與振動能量傳遞路徑之間的關(guān)系，根據(jù)多剛體理論對結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的圖論描述，建立復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)振動能量傳遞模型。利用四端參數(shù)傳遞矩陣法建立鏈?zhǔn)较到y(tǒng)振動能量分析模型；針對復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中振動能量有分支的問題，提出四端參數(shù)矢量法和多體系統(tǒng)傳遞矩陣法相結(jié)合的方法，建立分支式振動能量傳遞模型和網(wǎng)絡(luò)式振動能量傳遞模型。通過子系統(tǒng)界面間的運動協(xié)調(diào)性與力的平衡

3、關(guān)系，推導(dǎo)出用于計算功率流的各連接點力和速度表達式，結(jié)合傳遞路徑分析方法，建立復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的振動能量傳遞路徑分析模型。
　　 根據(jù)復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)振動能量傳遞分析模型，結(jié)合雙半軸式轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點，基于導(dǎo)納功率流法進行雙半軸式轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)振動傳遞特性分析。根據(jù)子結(jié)構(gòu)分析方法將其劃分為：半軸子結(jié)構(gòu)、軸承子結(jié)構(gòu)、框架子結(jié)構(gòu)以及支座基礎(chǔ)子結(jié)構(gòu)，并分別推導(dǎo)各子結(jié)構(gòu)的四端參數(shù)傳遞矩陣，利用多體系統(tǒng)傳遞矩陣法建立雙半軸式轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)耦合分析系統(tǒng)，進而

4、獲得各子結(jié)構(gòu)的導(dǎo)納功率流。利用導(dǎo)納功率流對比不同激勵情況下的雙半軸式轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)進行振動傳遞特性分析，識別影響目標(biāo)結(jié)構(gòu)的主要振源和主要振動傳遞路徑。
　　 根據(jù)雙半軸式轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)主要為板殼結(jié)構(gòu)和實體結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)的特點，從有限元動力學(xué)方程出發(fā)，結(jié)合功率流理論推導(dǎo)板殼結(jié)構(gòu)和實體結(jié)構(gòu)的連續(xù)體功率流計算公式，并將其運用到不同激勵情況下的雙半軸式轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)振動傳遞特性中，識別主要傳遞路徑。針對板殼結(jié)構(gòu)與實體結(jié)構(gòu)結(jié)合面處多節(jié)點傳遞振動能量的問題，提

5、出一種均方根功率流為評價指標(biāo)的方法，識別多激勵情況下的振源對目標(biāo)結(jié)構(gòu)的重要度。利用腳本語言對有限元軟件進行二次開發(fā)，將功率流作為場變量，實現(xiàn)雙半軸式轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)振動功率流可視化研究。
　　 根據(jù)相關(guān)研究內(nèi)容建立雙半軸式轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)實驗系統(tǒng)。通過進行雙半軸式轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)模態(tài)測試實驗，實驗結(jié)果與前文有限元仿真結(jié)果吻合較好，表明所建立的雙半軸式轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)有限元模型合理，表明仿真結(jié)果在一定程度上能反映實際結(jié)構(gòu)的振動特性。根據(jù)振動聲強法進行雙半軸式轉(zhuǎn)臺