基于粘彈性材料的柔性衛(wèi)星隔振技術研究.pdf

1、在衛(wèi)星升空過程中，其所處動力學環(huán)境非常惡劣。為了保證衛(wèi)星不受破壞，應用整星隔振技術對衛(wèi)星進行保護，提高衛(wèi)星發(fā)射成功率。
　　本文以粘彈性材料為研究對象，研究隔振系統(tǒng)的參數(shù)設計以及可靠性方法在隔振技術中的應用，從動力學角度研究了粘彈性材料對柔性衛(wèi)星隔振系統(tǒng)的影響。具體完成的主要研究工作如下：
　　研究了長徑比大的整星系統(tǒng)橫縱向固有頻率比的控制問題。建立了衛(wèi)星-適配器等效動力學模型，通過解析方法證明了增大錐殼適配器的高度和減小錐

2、殼適配器的錐角都可以增大整星系統(tǒng)橫縱向固有頻率比。在橫向固有頻率不降低或少降低的條件下降低縱向固有頻率，滿足了實際衛(wèi)星隔振系統(tǒng)設計時對系統(tǒng)固有頻率的要求。
　　針對粘彈性材料的阻尼動力學特性，建立了多自由度隔振系統(tǒng)動力學模型?；谀B(tài)理論，發(fā)現(xiàn)了粘彈性材料儲能剛度的增大會引起隔振系統(tǒng)模態(tài)損耗因子飽和的現(xiàn)象。通過對具有偏心質(zhì)量隔振系統(tǒng)的建模和分析，證明了具有偏心現(xiàn)象的隔振系統(tǒng)存在橫縱向耦合的結論。
　　研究了粘彈性材料會引起隔

3、振系統(tǒng)模態(tài)損耗因子飽和的現(xiàn)象。提出了一個描述動力學系統(tǒng)特征值靈敏度的新函數(shù)――振型差。根據(jù)振型差，得到了隔振系統(tǒng)特征值靈敏度的解析形式，論證了系統(tǒng)模態(tài)損耗因子的飽和機理。在粘彈性材料儲能剛度會引起隔振系統(tǒng)模態(tài)損耗因子飽和的基礎上，進一步證明了粘彈性材料損耗因子同樣會引起系統(tǒng)模態(tài)損耗因子飽和，為保證實際工程中隔振器的正確設計提供了理論依據(jù)。
　　針對衛(wèi)星多為柔性體的現(xiàn)狀，建立了柔性衛(wèi)星隔振系統(tǒng)的有限元模型，研究了衛(wèi)星-隔振器動力學系

4、統(tǒng)的特性。根據(jù)Fourier變換方法，得到了隔振器底端到柔性衛(wèi)星的傳遞率。通過對系統(tǒng)傳遞率的計算，證明隔振器具有良好的隔振性能。通過比較隔振系統(tǒng)在共振頻率和反共振頻率下的傳遞率，證明了過大的粘彈性阻尼儲能剛度會限制隔振器兩端的位移，抑制粘彈性阻尼器變形，從傳遞特性角度解釋了隔振系統(tǒng)產(chǎn)生阻尼飽和現(xiàn)象的原因。
　　通過引入不同阻尼系統(tǒng)和復雜系統(tǒng)的可靠性計算方法，得到了系統(tǒng)固有頻率和阻尼設計方法，并進一步提出了粘彈性阻尼隔振系統(tǒng)的優(yōu)化方

5、法。通過隔振性能可靠性以及星箭耦合可靠性的計算，得到了系統(tǒng)固有頻率的量化設計方法并證明了星箭耦合系統(tǒng)一定存在內(nèi)共振現(xiàn)象。
　　在理論研究的基礎上，通過測定不同粘彈性材料儲能剛度對應的模態(tài)損耗因子，從實驗角度證明了柔性隔振系統(tǒng)存在模態(tài)損耗因子飽和現(xiàn)象，而且給出了實際工程設計中粘彈性材料儲能剛度的設計方法，即測定系統(tǒng)模態(tài)損耗因子飽和時對應的粘彈性材料儲能剛度臨界值，將粘彈性材料儲能剛度設計為稍大于臨界值，當隔振器隔振性能滿足實際要求時