某型机载电子设备安装架动力学分析与优化设计

论文摘要

随着现代飞机性能要求的大幅度提高,机载设备将承受更加恶劣的机械振动环境。根据美国军方的统计,在引起机载设备失效的各种环境因素中,振动因素约占27%。为了提高机载设备的可靠性,对其进行全面的结构动力学分析和结构动力学优化设计是必不可少的。本文以某型机载电子设备安装架为研究对象,基于安装架的结构形式和工作状况,建立了安装架准确的参数化有限元模型。文中通过数值分析和试验测试两种方法,获得了该设备的动力学特性,着重研究了安装架边界条件的确定、约束方式、减振器的等效和有限元模型网格细化标准等关键内容。在此基础上,进一步进行了安装架负载条件下的随机振动分析,并和试验测试结果进行了误差分析。在分析了现有设备在实际使用过程中的各种疲劳破坏情况后,结合动力学分析得到的安装架动力学特性,展开了该型安装架结构动力学优化设计研究,以减轻重量,提高固有频率和减小随机振动应力为目标,进行尺寸和形状的优化设计。最后根据优化设计结果制造出样件,并依据HB5830.5-84标准对样件进行了振动耐久试验,验证了优化设计的准确性。本文以有限元分析方法为主要研究手段,通过试验和仿真结合的研究路线,对机载电子设备安装架进行了结构动力学分析和结构动力学优化设计。本文的研究结果对该系列的机载电子设备安装架的结构动力学设计具有重要的参考价值,并可为现有各种机载电子设备安装架的改进和新设计提供指导与帮助。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的必要性
• 1.2 结构动力学分析国内外研究现状
• 1.2.1 模态分析研究现状
• 1.2.2 谱分析研究现状
• 1.3 结构动力学优化设计国内外研究现状
• 1.4 本论文的课题来源和研究内容
• 1.4.1 论文的课题来源
• 1.4.2 论文的研究内容
• 第二章 某型机载电子设备安装架简介
• 2.1 机载电子设备安装架结构简介
• 2.2 机载电子设备安装架模型建立
• 2.2.1 参数化建模技术概述
• 2.2.2 安装架有限元模型建立
• 2.2.3 有限元网格细化标准
• 2.2.4 安装架有限元模型边界条件定义
• 2.3 本章小结
• 第三章 某型机载电子设备安装架模态分析
• 3.1 模态分析理论
• 3.1.1 试验模态分析理论
• 3.1.2 有限元模态分析理论
• 3.1.3 ANSYS 软件模态分析工具简介
• 3.2 试验模态分析
• 3.2.1 试验测试平台介绍
• 3.2.2 模态测试过程介绍
• 3.3 有限元模态分析与试验测试对比分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 某型机载电子设备安装架随机振动分析
• 4.1 随机振动理论介绍
• 4.2 有限元随机振动分析
• 4.3 安装架减振器在有限元软件中的等效技术
• 4.3.1 减振器简介
• 4.3.2 减振器在有限元软件中的等效方法
• 4.4 有限元随机振动分析与试验测试对比分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 某型机载电子设备安装架结构动力学优化设计
• 5.1 优化设计理论简介
• 5.1.1 设计变量
• 5.1.2 目标函数
• 5.1.3 设计约束
• 5.1.4 优化设计数学模型
• 5.1.5 ANSYS 优化设计工具介绍
• 5.2 某型机载电子设备安装架动力学优化设计
• 5.2.1 安装架底板打孔优化设计
• 5.2.2 端面翻边优化设计
• 5.2.3 工字型加强筋优化设计
• 5.2.4 安装架整体厚度优化设计
• 5.3 某型机载电子设备安装架优化样件振动耐久试验
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文研究结论
• 6.2 后续研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果