基于粘弹性阻尼器的整星隔振系统的非线性动力学研究

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随着现代信息化的不断推进,空间技术成为信息化发展的主要力量之一,但火箭在发射飞行过程中,由于发动机的点火、关机、爆炸冲击和级间分离等动作,使火箭主动段在飞行过程中产生剧烈的振动,这些复杂的动力学环境在很大程度上影响卫星的使用寿命,从频谱角度看,振动环境包括几十赫兹的低频结构振动以及几百至上千赫兹的中高频振动,因此卫星减振就显得尤为重要。本文提出一种在不改变原有适配器结构的基础上,在原有适配器与柔性卫星之间串联粘弹性阻尼器,并对新模型进行理论分析和实验验证,并在此基础上提出了一种基于粘弹性阻尼器-非线性能量阱耦合控制的减振方法。本文主要包括以下四个方面内容。首先根据不改变原有适配器结构的原则,本文提出了一种基于粘弹性阻尼器的整星被动隔振系统,从宏观角度对粘弹性阻尼器的结构组成进行分析,利用迹法模型分析将粘弹性阻尼器等效成三次非线性刚度和三次非线性阻尼,分析了非线性参数对能耗的影响规律,其次建立动力学模型讨论系统的非线性特性,为整星隔振系统的理论分析建立基础。利用谐波平衡法对基于粘弹性阻尼器的整星被动隔振系统进行求解,通过仿真分析非线性参数在共振频率下对系统的隔振性能的影响规律;利用平均能量法分析参数对耗能的影响规律,根据参数影响规律用遗传算法求解系统的最优结构参数,为样机加工提供参数。根据设计的整星装置及结构参数对实验样机进行加工,其次对加工好的整星隔振装置进行振动试验,通过对整星隔振装置施加外激励,验证模拟卫星在不同配重条件下、不同外激励条件下的减振效果,验证粘弹性阻尼器对整星隔振装置的减振性能,证明理论分析的正确性,最后完成误差来源的分析以及分析影响系统的非线性因素。最后在此基础上提出了一种基于粘弹性阻尼-非线性能量的阱耦合控制的减振方法,利用谐波平衡法对其进行动力学分析,利用龙哥库塔法分析系统响应,得到基于粘弹性阻尼-非线性能量阱耦合控制方法可达到良好减振效果的结论。
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