流體阻尼器特性及其對整星隔振性能影響的研究.pdf

1、整星隔振技術(shù)是利用隔振器改造或替代原有星箭適配器，有效改善衛(wèi)星在發(fā)射過程中的動力學環(huán)境的一種方法。這里，星箭適配器(也稱衛(wèi)星支架)是連接衛(wèi)星和運載火箭的部段。其中以流體阻尼器為阻尼元件搭建多作動器隔振平臺是實現(xiàn)整星隔振技術(shù)的一種重要方式。與其它阻尼形式相比，流體阻尼具有工作變形小，但可提供較大作動力的特點，并且其隔振系統(tǒng)的阻尼和剛度可以相互獨立。為了給流體阻尼器及隔振平臺的設(shè)計及應(yīng)用提供參考依據(jù)，本文以流體阻尼器為研究對象，結(jié)合其在多作

2、動器隔振平臺中的應(yīng)用，對影響流體阻尼器隔振特性的非線性因素進行了深入的理論分析和實驗研究。
　　本文首先通過研究流體阻尼的形成機制，建立流體阻尼力的函數(shù)表達式。并結(jié)合整星隔振平臺對作動器的要求，設(shè)計了幾種不同結(jié)構(gòu)形式的流體阻尼隔振器，對它們進行相應(yīng)的理論分析和實驗驗證。
　　針對實驗驗證時活塞式流體阻尼器在不同激勵幅值條件下出現(xiàn)明顯不同的隔振特性的現(xiàn)象，提出用雙線性滯后模型描述阻尼器中存在的摩擦力，建立單個阻尼器的非線性動力

3、學方程，并利用諧波平衡法分析摩擦力對隔振性能的影響。然后分別在采用兩參數(shù)作動器模型和三參數(shù)作動器模型的基礎(chǔ)上考慮單個作動器上的摩擦力作用，建立隔振平臺的非線性動力學模型并進行分析。結(jié)果表明，無論單個隔振器，還是隔振平臺，由于摩擦力作用，均存在粘著和滑動兩種狀態(tài)，當激勵幅值較小時，摩擦力表現(xiàn)為剛度，使系統(tǒng)共振頻率提高，隔振帶寬減小。
　　對波紋管式流體阻尼器進行實驗驗證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)阻尼器具有兩自由度系統(tǒng)的特征。因此提出考慮流體附加質(zhì)量

4、的作用，并計入流體的二次非線性阻尼，建立阻尼器的兩自由度模型，較好的解釋了實驗現(xiàn)象。由此建立相應(yīng)的八作動器隔振平臺的動力學模型，并討論流體質(zhì)量和非線性阻尼對隔振性能的影響。結(jié)果表明，當阻尼值較小時，流體質(zhì)量的作用不可忽視，阻尼器在高頻段會出現(xiàn)明顯的共振，從而降低隔振效果；當阻尼較大時，流體質(zhì)量作用可以被忽略，系統(tǒng)可簡化為單自由度三參數(shù)模型。
　　流體阻尼的主要特征是能量轉(zhuǎn)換和能量耗散。根據(jù)流體的粘溫特性，考慮流體溫度與阻尼力之間的

5、相互作用，在動力學方程的基礎(chǔ)上附加流體阻尼器的熱平衡方程，建立流體阻尼器的熱動力學模型。并采用短時傅立葉變換對該時變非線性系統(tǒng)進行時頻分析，討論粘性發(fā)熱對隔振性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著時間推移，系統(tǒng)溫度升高，阻尼降低，隔振特性發(fā)生改變，共振頻率及共振峰值發(fā)生變化，直到系統(tǒng)達到動平衡狀態(tài)。
　　在實際工況中，多種非線性因素相互耦合，同時發(fā)生作用，因此最后分析了同時考慮流體粘性發(fā)熱和摩擦力作用的隔振器模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當存在摩擦力時，粘性