【摘要】：衛(wèi)星在軌運行時,由于其所處環(huán)境十分復(fù)雜,當(dāng)受到來自外界光壓、溫度、地球引力等的擾動時,會引起柔性天線的低頻振動。同時,衛(wèi)星本體內(nèi)部的偏心輪以及調(diào)姿也會引起低頻振動。為避免兩者之間低頻振動的相互耦合,需設(shè)計性能良好的低頻隔振器來滿足要求。金屬彈簧隔振器雖具有較好的低頻隔振特性,但因其阻尼小而不能很好的抑制共振峰；橡膠隔振器雖具有較大的阻尼遲滯的特性,但其低頻隔振性能較差：本文研究一種由金屬橡膠和彈簧組成的復(fù)合隔振器,解決柔性天性與衛(wèi)星本體之間的雙向低頻隔振問題。首先通過建立金屬橡膠和彈簧的力學(xué)模型,得出彈簧的變形與高徑比關(guān)系曲線以及金屬橡膠的本構(gòu)方程,據(jù)此設(shè)計出隔振器的結(jié)構(gòu)參數(shù)。基于Patran與Nastran軟件平臺,建立了金屬橡膠彈簧隔振器的三維模型和有限元模型,分析了隔振器的各階模態(tài),得到了隔振器的前26階固有頻率及主振型。通過對隔振器施加白噪聲激勵產(chǎn)生的時域響應(yīng)分析,驗證了隔振器的可行性。然后利用Patran軟件建立了包括衛(wèi)星本體、金屬橡膠彈簧隔振器、柔性天線及索網(wǎng)、太陽能帆板的整星多體三維模型和動力學(xué)模型�；贛SC.Nastran軟件分析了整星的各階模態(tài),得到了整星系統(tǒng)的前90階固有頻率和主振型。通過在X、Y、Z三方向施加單位脈沖激勵,仿真分析了有隔振器連接和無隔振器剛性連接時柔性天線頂端節(jié)點的時域響應(yīng)以及整星系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。計算了柔性天線頂端節(jié)點在三個方向的隔振率,結(jié)果表明：隔振器對2.344Hz、3.32Hz、4Hz、6.6Hz四個共振頻率均有良好的隔振性能。其中,z向的隔振效果最好,其振動傳遞率與無隔振器剛性連接比較,分別減小了65%、86.53%、62.5%(2.344Hz),99.91%、99.56%、99.93%(3.32Hz),85.12%、89.27%、89.13%(4Hz),90.72%、93.17%、30.83%(6.6Hz)。x向次之,振動傳遞率分別減小了11.48%、66.73%、0.078%(2.344Hz),66.88%、99.41%、99.32%(3.32Hz)、56.55%、66.47%、65.54%(4Hz),79.29%、94.55%、94.07%(6.6Hz)。y向隔振效果稍差,并在2.344Hz和4Hz時出現(xiàn)振動傳遞率增大的現(xiàn)象,其原因在于y向與太陽帆板方向垂直,在振動過程中受到太陽帆板振動的影響較大,但其最大振動峰值為0.52,與激勵峰值1.00比較仍有較大衰減,因此,所設(shè)計隔振器整體隔振效果良好。
[Abstract]:When the satellite is in orbit, because of its complex environment, it will cause the low frequency vibration of the flexible antenna when it is disturbed by the external light pressure, temperature, gravity and so on. At the same time, the eccentric wheel and attitude adjustment inside the satellite body will also cause low frequency vibration. In order to avoid the coupling of low frequency vibration between them, a low frequency vibration isolator with good performance should be designed to meet the requirements. Although metal spring vibration isolator has better low frequency vibration isolation characteristics, it can not suppress the resonance peak well because of its small damping. Although rubber vibration isolator has the characteristics of large damping hysteresis, its low frequency vibration isolation performance is poor. In this paper, a compound vibration isolator composed of metal rubber and spring is studied to solve the bidirectional low frequency vibration isolation problem between flexible nature and satellite body. Based on the mechanical model of metal rubber and spring, the relationship between deformation and diameter ratio of spring and the constitutive equation of metal rubber are obtained, and the structural parameters of the isolator are designed. Based on the software platform of Patran and Nastran, the three-dimensional model and finite element model of the metal rubber spring vibration isolator are established. The first 26 natural frequencies and the main vibration modes of the isolator are obtained by analyzing the various modes of the isolator. The feasibility of the isolator is verified by the time-domain response analysis of the vibration isolator excited by white noise. Then the multi-body three-dimensional model and dynamic model including satellite body, metal rubber spring isolator, flexible antenna and cable net, solar panel are established by using Patran software. Based on the MSC.Nastran software, the first 90 natural frequencies and the main modes of the whole star system are obtained. By applying the unit pulse excitation in three directions, the time-domain response of the top node of the flexible antenna and the frequency response of the whole satellite system are simulated and analyzed under the connection of the isolator and the rigid connection without the isolator. The vibration isolation rate of the top node of the flexible antenna in three directions is calculated. The results show that the isolator has a good isolation performance for the four resonance frequencies of 2.344Hz ~ 3.32Hz ~ 4Hz ~ 4Hz ~ (6. 6Hz). The vibration isolation effect of z direction is the best. Compared with rigid connection without isolator, the vibration transfer rate of z direction is reduced by 65% 86.53% (2.344Hz), 99.91% and 99.56% (3.32Hz), respectively. 85.12% (89.27%) (4Hz), 90.72% (93.17%) and 33.83% (6.6Hz). X), the vibrational transmission rate decreased 11.48% and 66.73% (2.344Hz), respectively. 66.880.99.41% (3.32Hz), 56.55% (66.47%) and 65.54% (4Hz), 79.29% (94.5555) and 94.07% (6.6Hz). Y) had a slightly worse effect on vibration isolation, The increase of vibration transfer rate occurs in 2.344Hz and 4Hz. The reason is that y direction is perpendicular to the solar panel direction, which is greatly affected by the solar panel vibration, but the maximum vibration peak value is 0.52. Compared with the peak value of excitation 1.00, the overall vibration isolation effect of the designed isolator is good.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱商業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V443.4;TB535.1

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本文編號：2418971