基于Volterra級數(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)射過程中經(jīng)歷著復雜嚴酷的動力學環(huán)境。同時，為了有效傳遞運載火箭的推力，傳統(tǒng)的星箭連接結(jié)構(gòu)采用剛度很大的錐殼適配器，這就導致衛(wèi)星受到多種低中高頻的振動和沖擊載荷的作用。劇烈的振動會造成衛(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衛(wèi)星及其部件的作用，國內(nèi)外航天界通常采用加固衛(wèi)星結(jié)構(gòu)或?qū)π阅苤笜诉_不到要求的部件進行單獨隔

2、振。但是，這些措施會增加衛(wèi)星的無用質(zhì)量并擠占運載器有限的發(fā)射重量和空間。二十世紀九十年代提出的整星隔振思想為降低運載火箭傳遞到衛(wèi)星上的各種振動和沖擊載荷提供了高效適用的方法。
　　本文對提出的粘彈性約束阻尼桁架整星被動隔振器及基于 Volterra泛函級數(shù)理論對整星隔振系統(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方面的內(nèi)容：
　　針對傳統(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)的動態(tài)行為，并設(shè)計了粘彈性材料性能測試裝置。通過實驗對模型參數(shù)進行了辨識，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泛函級數(shù)理論，以本文所研究隔振器的實際模型參數(shù)為基礎(chǔ)，對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函數(shù)進行了推導，并分析了其頻響特性。在不同輸入激勵下，對非線性系統(tǒng)的輸出頻率響應特性進行了研究，并將用 Vo

4、lterra泛函級數(shù)方法得到的響應特性與諧波平衡法進行了比較，驗證了理論分析結(jié)果的正確性。
　　利用輸出頻率響應函數(shù)對基礎(chǔ)位移激勵下，具有剛度非線性和阻尼非線性的非線性隔振系統(tǒng)的相對位移輸出響應進行了研究，分析了非線性阻尼參數(shù)對輸出響應的影響，并基于 Volterra泛函級數(shù)理論對這一結(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絕對位移傳遞率的影響。
　　建立了整星隔振系統(tǒng)的非線

5、性動力學模型，在基礎(chǔ)位移激勵下，采用輸出頻率響應函數(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)對從隔振器底部到衛(wèi)星的振動傳遞率的影響?；诟倪M的自適應蟻群算法對提出的粘彈性約束阻尼桁架隔振器進行了結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，并對隔振性能進行了有限元分析，同時對添加整星隔振平臺的全箭動特性進行了仿真研究。
　　設(shè)計加工制造粘彈性約束阻尼桁架整星被動隔振平臺，并對隔振平臺原理性樣機進行了實驗研究。將仿真結(jié)果與實驗結(jié)果對比，驗證本