本文關(guān)鍵詞：微納衛(wèi)星結(jié)構(gòu)設(shè)計及其沖擊響應(yīng)特性研究

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【摘要】：在對地觀測、資源探索等需求的牽引下,星載設(shè)備單機(jī)借力微電子技術(shù)、MEMS系統(tǒng)和微納加工技術(shù)的突破性進(jìn)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(zhì)量輕、體積小、研制周期短、成本低廉、集成度高、可批量化生產(chǎn)等特點,迅速成為空間系統(tǒng)的研究重點,在空間科學(xué)研究和教學(xué)實施,新技術(shù)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(jié)構(gòu)及構(gòu)型設(shè)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(jié)構(gòu)特點、設(shè)計約束和沖擊振動環(huán)境,針對設(shè)計結(jié)構(gòu)構(gòu)型方案,主要開展了衛(wèi)星結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、沖擊響應(yīng)特性分析、振動響應(yīng)特性分析及力學(xué)環(huán)境試驗驗證等方面的工作。首先,設(shè)計了該微納衛(wèi)星的主承力結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)該微納衛(wèi)星的主要任務(wù)和性能指標(biāo)要求,提出一種非標(biāo)6U式主承力結(jié)構(gòu),詳細(xì)設(shè)計整星的物理構(gòu)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(jié)構(gòu),降低整星重量,建立相應(yīng)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(yīng)特性為重點展開研究�；跊_擊響應(yīng)譜時域合成原理,將運載提出的頻域上的沖擊響應(yīng)譜信號轉(zhuǎn)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(fù)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(jìn)行瞬態(tài)響應(yīng)分析,根據(jù)加速度響應(yīng)結(jié)果和位移損傷判據(jù)對衛(wèi)星結(jié)構(gòu)合理性進(jìn)行考核。隨后,分析了該微納衛(wèi)星的振動響應(yīng)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(jī)激勵作用下衛(wèi)星結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng),并從結(jié)構(gòu)設(shè)計的角度對響應(yīng)結(jié)果做出分析。最后,對該微納衛(wèi)星初樣星進(jìn)行振動試驗。以振動激勵下有限元仿真結(jié)果為主要依據(jù),設(shè)計初樣星振動試驗方案。分別對衛(wèi)星X、Y、Z方向進(jìn)行驗收級條件下的掃頻試驗、正弦振動試驗和隨機(jī)振動試驗,結(jié)果表明該衛(wèi)星結(jié)構(gòu)在振動環(huán)境下的動態(tài)響應(yīng)值,試驗數(shù)據(jù)與仿真值接近且滿足總體要求,結(jié)構(gòu)設(shè)計合理。
【關(guān)鍵詞】：微納衛(wèi)星 主承力結(jié)構(gòu) 沖擊響應(yīng)特性 振動響應(yīng)特性 力學(xué)環(huán)境試驗
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)現(xiàn)狀15-18
• 1.4 微納衛(wèi)星沖擊響應(yīng)特性研究現(xiàn)狀18-20
• 1.5 論文的主要研究內(nèi)容20-22
• 第2章 微納衛(wèi)星主承力結(jié)構(gòu)設(shè)計22-36
• 2.1 衛(wèi)星結(jié)構(gòu)設(shè)計特點與流程22-24
• 2.2 某微納衛(wèi)星主承力結(jié)構(gòu)設(shè)計24-28
• 2.3 微納衛(wèi)星結(jié)構(gòu)有限元建模28-30
• 2.4 整星模態(tài)分析30-34
• 2.5 本章小結(jié)34-36
• 第3章 微納衛(wèi)星沖擊響應(yīng)特性研究36-50
• 3.1 沖擊響應(yīng)譜基本概念36-38
• 3.2 沖擊響應(yīng)譜在沖擊響應(yīng)分析中的實現(xiàn)38-45
• 3.3 沖擊響應(yīng)譜時域合成軟件設(shè)計45-46
• 3.4 微納衛(wèi)星結(jié)構(gòu)沖擊響應(yīng)預(yù)示46-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第4章 微納衛(wèi)星振動響應(yīng)特性分析50-64
• 4.1 結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)分析基本理論50-52
• 4.2 微納衛(wèi)星結(jié)構(gòu)正弦響應(yīng)特性分析52-58
• 4.3 微納衛(wèi)星結(jié)構(gòu)隨機(jī)響應(yīng)特性分析58-62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 第5章 微納衛(wèi)星初樣星力學(xué)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(jī)振動試驗70-74
• 5.4 本章小結(jié)74-76
• 第6章 總結(jié)與展望76-78
• 6.1 總結(jié)76-77
• 6.2 研究展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 在學(xué)期間學(xué)術(shù)成果情況82-84
• 指導(dǎo)教師及作者簡介84-86
• 致謝86

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：906485