基于Volterra級(jí)數(shù)理論的整星隔振系統(tǒng)非線性特性研究.pdf

1、隨著航天技術(shù)的發(fā)展，人類并不滿足于在太空作短暫的旅游，越來(lái)越多的衛(wèi)星、空間站等新航天器不斷被送入太空。航天器在發(fā)射過(guò)程中經(jīng)歷著復(fù)雜嚴(yán)酷的動(dòng)力學(xué)環(huán)境。同時(shí)，為了有效傳遞運(yùn)載火箭的推力，傳統(tǒng)的星箭連接結(jié)構(gòu)采用剛度很大的錐殼適配器，這就導(dǎo)致衛(wèi)星受到多種低中高頻的振動(dòng)和沖擊載荷的作用。劇烈的振動(dòng)會(huì)造成衛(wèi)星結(jié)構(gòu)疲勞破壞、敏感元件失效。為了減少或抑制這些載荷對(duì)衛(wèi)星及其部件的作用，國(guó)內(nèi)外航天界通常采用加固衛(wèi)星結(jié)構(gòu)或?qū)π阅苤笜?biāo)達(dá)不到要求的部件進(jìn)行單獨(dú)隔

2、振。但是，這些措施會(huì)增加衛(wèi)星的無(wú)用質(zhì)量并擠占運(yùn)載器有限的發(fā)射重量和空間。二十世紀(jì)九十年代提出的整星隔振思想為降低運(yùn)載火箭傳遞到衛(wèi)星上的各種振動(dòng)和沖擊載荷提供了高效適用的方法。
　　本文對(duì)提出的粘彈性約束阻尼桁架整星被動(dòng)隔振器及基于 Volterra泛函級(jí)數(shù)理論對(duì)整星隔振系統(tǒng)的非線性特性作了深入、系統(tǒng)的研究。本文主要研究了以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：
　　針對(duì)傳統(tǒng)的有效載荷適配器，提出了替代式粘彈性約束阻尼桁架隔振器。研究了整星隔振器

3、中粘彈性阻尼結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)行為，并設(shè)計(jì)了粘彈性材料性能測(cè)試裝置。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行了辨識(shí)，討論了阻尼結(jié)構(gòu)剛度隨頻率和阻尼面積的變化規(guī)律，為基于粘彈性材料的粘彈性約束阻尼桁架隔振器的研究奠定了基礎(chǔ)。
　　基于Volterra泛函級(jí)數(shù)理論，以本文所研究隔振器的實(shí)際模型參數(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)具有剛度非線性特征的非線性系統(tǒng)的五階廣義頻率響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行了推導(dǎo)，并分析了其頻響特性。在不同輸入激勵(lì)下，對(duì)非線性系統(tǒng)的輸出頻率響應(yīng)特性進(jìn)行了研究，并將用 Vo

4、lterra泛函級(jí)數(shù)方法得到的響應(yīng)特性與諧波平衡法進(jìn)行了比較，驗(yàn)證了理論分析結(jié)果的正確性。
　　利用輸出頻率響應(yīng)函數(shù)對(duì)基礎(chǔ)位移激勵(lì)下，具有剛度非線性和阻尼非線性的非線性隔振系統(tǒng)的相對(duì)位移輸出響應(yīng)進(jìn)行了研究，分析了非線性阻尼參數(shù)對(duì)輸出響應(yīng)的影響，并基于 Volterra泛函級(jí)數(shù)理論對(duì)這一結(jié)果給出了理論上的證明。在此基礎(chǔ)上，分析了非線性剛度參數(shù)和非線性阻尼參數(shù)在不同的頻率范圍對(duì)絕對(duì)位移傳遞率的影響。
　　建立了整星隔振系統(tǒng)的非線

5、性動(dòng)力學(xué)模型，在基礎(chǔ)位移激勵(lì)下，采用輸出頻率響應(yīng)函數(shù)分析了一階共振區(qū)和二階共振區(qū)及其它非共振區(qū)系統(tǒng)的非線性表征參數(shù)對(duì)從隔振器底部到衛(wèi)星的振動(dòng)傳遞率的影響?；诟倪M(jìn)的自適應(yīng)蟻群算法對(duì)提出的粘彈性約束阻尼桁架隔振器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，并對(duì)隔振性能進(jìn)行了有限元分析，同時(shí)對(duì)添加整星隔振平臺(tái)的全箭動(dòng)特性進(jìn)行了仿真研究。
　　設(shè)計(jì)加工制造粘彈性約束阻尼桁架整星被動(dòng)隔振平臺(tái)，并對(duì)隔振平臺(tái)原理性樣機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。將仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證本