本文關鍵詞：微納衛(wèi)星結構設計及其沖擊響應特性研究

  更多相關文章： 微納衛(wèi)星 主承力結構 沖擊響應特性 振動響應特性 力學環(huán)境試驗

【摘要】：在對地觀測、資源探索等需求的牽引下,星載設備單機借力微電子技術、MEMS系統(tǒng)和微納加工技術的突破性進展,在明顯縮減了尺寸的同時提高了性能。近年來,微納衛(wèi)星憑借其質量輕、體積小、研制周期短、成本低廉、集成度高、可批量化生產等特點,迅速成為空間系統(tǒng)的研究重點,在空間科學研究和教學實施,新技術演示驗證,遙感觀測,空間組網(wǎng)等方面占據(jù)優(yōu)勢地位。衛(wèi)星的結構及構型設計作為衛(wèi)星研制的核心環(huán)節(jié),貫穿了整個衛(wèi)星研制周期。本文以某夜光遙感微納衛(wèi)星為研究對象,充分考慮微納衛(wèi)星的結構特點、設計約束和沖擊振動環(huán)境,針對設計結構構型方案,主要開展了衛(wèi)星結構優(yōu)化設計、沖擊響應特性分析、振動響應特性分析及力學環(huán)境試驗驗證等方面的工作。首先,設計了該微納衛(wèi)星的主承力結構形式。根據(jù)該微納衛(wèi)星的主要任務和性能指標要求,提出一種非標6U式主承力結構,詳細設計整星的物理構型、載荷布局和連接形式等。明確傳力路徑,合理優(yōu)化衛(wèi)星結構,降低整星重量,建立相應的整星有限元模型,并依據(jù)數(shù)值分析方法,提取計算整星的低頻模態(tài),最終滿足運載方的基頻要求。其次,以微納衛(wèi)星在星箭分離時的沖擊響應特性為重點展開研究�；跊_擊響應譜時域合成原理,將運載提出的頻域上的沖擊響應譜信號轉化為可以作為分析載荷輸入的時域上的加速度時間歷程信號,以此模擬復雜的沖擊波形。利用合成的時間歷程信號作為沖擊載荷輸入條件進行瞬態(tài)響應分析,根據(jù)加速度響應結果和位移損傷判據(jù)對衛(wèi)星結構合理性進行考核。隨后,分析了該微納衛(wèi)星的振動響應特性。以衛(wèi)星在發(fā)射過程中所受振動環(huán)境為研究對象,基于有限元法求解在正弦激勵和隨機激勵作用下衛(wèi)星結構的動態(tài)響應,并從結構設計的角度對響應結果做出分析。最后,對該微納衛(wèi)星初樣星進行振動試驗。以振動激勵下有限元仿真結果為主要依據(jù),設計初樣星振動試驗方案。分別對衛(wèi)星X、Y、Z方向進行驗收級條件下的掃頻試驗、正弦振動試驗和隨機振動試驗,結果表明該衛(wèi)星結構在振動環(huán)境下的動態(tài)響應值,試驗數(shù)據(jù)與仿真值接近且滿足總體要求,結構設計合理。
【關鍵詞】：微納衛(wèi)星 主承力結構 沖擊響應特性 振動響應特性 力學環(huán)境試驗
【學位授予單位】：中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V423.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 微納衛(wèi)星研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3 微納衛(wèi)星結構設計技術現(xiàn)狀15-18
• 1.4 微納衛(wèi)星沖擊響應特性研究現(xiàn)狀18-20
• 1.5 論文的主要研究內容20-22
• 第2章 微納衛(wèi)星主承力結構設計22-36
• 2.1 衛(wèi)星結構設計特點與流程22-24
• 2.2 某微納衛(wèi)星主承力結構設計24-28
• 2.3 微納衛(wèi)星結構有限元建模28-30
• 2.4 整星模態(tài)分析30-34
• 2.5 本章小結34-36
• 第3章 微納衛(wèi)星沖擊響應特性研究36-50
• 3.1 沖擊響應譜基本概念36-38
• 3.2 沖擊響應譜在沖擊響應分析中的實現(xiàn)38-45
• 3.3 沖擊響應譜時域合成軟件設計45-46
• 3.4 微納衛(wèi)星結構沖擊響應預示46-49
• 3.5 本章小結49-50
• 第4章 微納衛(wèi)星振動響應特性分析50-64
• 4.1 結構振動響應分析基本理論50-52
• 4.2 微納衛(wèi)星結構正弦響應特性分析52-58
• 4.3 微納衛(wèi)星結構隨機響應特性分析58-62
• 4.4 本章小結62-64
• 第5章 微納衛(wèi)星初樣星力學環(huán)境試驗64-76
• 5.1 掃頻試驗64-66
• 5.2 正弦振動試驗66-70
• 5.3 隨機振動試驗70-74
• 5.4 本章小結74-76
• 第6章 總結與展望76-78
• 6.1 總結76-77
• 6.2 研究展望77-78
• 參考文獻78-82
• 在學期間學術成果情況82-84
• 指導教師及作者簡介84-86
• 致謝86

【參考文獻】

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本文編號：906485