星箭分離火工沖擊環(huán)境是指衛(wèi)星和火箭分離時由于火工裝置動作在衛(wèi)星結(jié)構(gòu)上引起的具有高頻、瞬態(tài)和高量級的特點(diǎn)的沖擊響應(yīng)。這種沖擊環(huán)境對衛(wèi)星的主體結(jié)構(gòu)影響較小,但往往會造成星載設(shè)備中對沖擊敏感的精密設(shè)備或元器件故障或損傷,從而引起嚴(yán)重后果。因此許多精密設(shè)備和元器件在發(fā)射前都需要進(jìn)行沖擊試驗以考核其抗沖擊性能。然而,星箭分離火工沖擊環(huán)境的準(zhǔn)確預(yù)示及地面沖擊試驗條件的快速模擬仍是航天工程中的難題。在這樣的背景下,開展星箭分離火工沖擊環(huán)境的準(zhǔn)確預(yù)示方法及模擬技術(shù)研究對衛(wèi)星總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、沖擊試驗條件制定和火工沖擊試驗環(huán)境快速實現(xiàn)等都具有十分重要的意義。本文以某型復(fù)雜衛(wèi)星結(jié)構(gòu)的星箭分離火工沖擊環(huán)境的準(zhǔn)確預(yù)示和精確模擬為研究目標(biāo)。首先建立了火工沖擊源有限元模型,并通過近場沖擊試驗對模型進(jìn)行了驗證。在有限元模型基礎(chǔ)上采用Hydrocode程序模擬了火工分離螺栓的解鎖過程,指出了爆炸沖擊和應(yīng)變能釋放沖擊是火工沖擊源的兩個組成部分。通過分析測點(diǎn)的火工沖擊響應(yīng),揭示了火工沖擊源的兩個組成部分,即爆炸沖擊和應(yīng)變能釋放沖擊在時域上存在先后關(guān)系,在沖擊響應(yīng)譜頻域上兩者的包絡(luò)值等于火工沖擊的沖擊響應(yīng)譜的重要耦合規(guī)律。其次...

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【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題來源及研究目的和意義
        1.1.1 課題來源
        1.1.2 研究目的和意義
    1.2 火工沖擊源預(yù)示方法及響應(yīng)特性現(xiàn)狀分析
        1.2.1 近場沖擊試驗
        1.2.2 Hydrocode數(shù)值方法
    1.3 中遠(yuǎn)場沖擊環(huán)境預(yù)示方法現(xiàn)狀
        1.3.1 經(jīng)驗?zāi)Ｐ头?br>        1.3.2 數(shù)據(jù)外推法
        1.3.3 動力學(xué)有限元方法
        1.3.4 瞬態(tài)統(tǒng)計能量分析方法
        1.3.5 虛擬模態(tài)綜合法
    1.4 火工沖擊環(huán)境模擬技術(shù)現(xiàn)狀分析
        1.4.1 火工爆炸式
        1.4.2 機(jī)械撞擊式
        1.4.3 電動振動臺
        1.4.4 激光激勵式
    1.5 待解決的問題
    1.6 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 火工沖擊源近場建模及沖擊特性
    2.1 引言
    2.2 火工分離螺栓工作機(jī)理
    2.3 火工分離螺栓的有限元建模
        2.3.1 火工分離螺栓材料模型
        2.3.2 ALE算法
        2.3.3 預(yù)應(yīng)力加載
        2.3.4 模型精度估計
    2.4 分離沖擊試驗驗證
    2.5 火工分離螺栓解鎖過程模擬
        2.5.1 分離解鎖過程
        2.5.2 壓強(qiáng)沖擊特性
    2.6 火工沖擊近場響應(yīng)特性研究
        2.6.1 火工沖擊源的組成
        2.6.2 不同預(yù)應(yīng)力下火工沖擊的影響
        2.6.3 沖擊源耦合特性研究
    2.7 本章小結(jié)
第3章 火工沖擊界面力函數(shù)提取方法研究
    3.1 引言
    3.2 星箭分離中場模型
        3.2.1 星箭分離中場結(jié)構(gòu)建模
        3.2.2 星箭分離中場模型修正
    3.3 火工沖擊星箭界面力函數(shù)
        3.3.1 典型衛(wèi)星結(jié)構(gòu)模型
        3.3.2 界面力函數(shù)特性分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 復(fù)雜衛(wèi)星結(jié)構(gòu)火工沖擊響應(yīng)預(yù)示
    4.1 引言
    4.2 理論推導(dǎo)
        4.2.1 基于加速度頻響函數(shù)的虛擬模態(tài)綜合法
        4.2.2 帶寬平均技術(shù)
        4.2.3 混合法基本理論
    4.3 航天器典型結(jié)構(gòu)沖擊環(huán)境預(yù)示研究
        4.3.1 航天器典型結(jié)構(gòu)FE-SEA混合法建模
        4.3.2 航天器典型結(jié)構(gòu)的沖擊試驗
        4.3.3 加載板結(jié)構(gòu)沖擊響應(yīng)計算及對比
        4.3.4 響應(yīng)板結(jié)構(gòu)沖擊響應(yīng)計算及對比
    4.4 復(fù)雜衛(wèi)星結(jié)構(gòu)沖擊響應(yīng)預(yù)示
        4.4.1 復(fù)雜衛(wèi)星結(jié)構(gòu)FE-SEA混合建模
        4.4.2 沖擊響應(yīng)計算
    4.5 整星分離沖擊試驗驗證
        4.5.1 復(fù)雜衛(wèi)星火工分離沖擊試驗
        4.5.2 結(jié)果與討論
    4.6 本章小結(jié)
第5章 基于輕氣炮激勵的沖擊環(huán)境模擬技術(shù)研究
    5.1 引言
    5.2 裝置設(shè)計及沖擊試驗
        5.2.1 沖擊環(huán)境模擬裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計
        5.2.2 沖擊環(huán)境模擬裝置的沖擊試驗
    5.3 沖擊環(huán)境影響因素及規(guī)律研究
        5.3.1 沖擊響應(yīng)譜三要素
        5.3.2 最高期望飛行環(huán)境
        5.3.3 輕氣炮氣室壓強(qiáng)的影響
        5.3.4 連接桿定位孔的影響
        5.3.5 加載板厚度的影響
        5.3.6 橡膠減沖器的影響
        5.3.7 測試設(shè)備的影響
    5.4 算例驗證
        5.4.1 沖擊響應(yīng)譜的標(biāo)準(zhǔn)化
        5.4.2 沖擊環(huán)境的模擬及分析
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷



本文編號：3866861