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航天计算机机箱结构动态性能分析及优化设计

作　者: 陆晓光
导　师: 栾贻国
学　校: 山东大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 航天计算机机箱 动态设计 模态分析 随机振动分析 结构灵敏度分析 结构优化
分类号: V446
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


现代航天计算机机箱结构设计朝着轻质化、高性能及低成本方向发展。传统航天计算机机箱结构设计采用的实验法、类比法和归纳法越来越不能满足航天技术发展的需求。近几年,航天结构设计一直朝着结构动态仿真分析方向发展。鉴于航天计算机机箱结构形式和工作环境的相似性,有必要对航天计算机机箱的结构模态、结构刚度、随机振动和结构灵敏度进行有益的探索和尝试。本文以某航天所的机箱为例,利用有限元理论、模态分析、随机振动分析、结构灵敏度分析和结构优化设计理论对航天计算机机箱结构性能进行动态优化研究。主要工作包括：详细介绍了航天计算机机箱结构设计的过程和结果,根据结构简化理论,对航天计算机机箱结构进行必要简化,同时建立相对应的机箱结构有限元模型：在结构设计的基础上,通过ANSYS WORKBENCH软件建立航天计算机机箱的参数化模型,根据运载部门提供的载荷条件和边界条件,对航天计算机机箱结构进行模态分析、刚度分析、随机振动分析和结构灵敏度分析,同时对各个分析结果进行详细讨论；最终基于所有的分析数据和总结的灵敏度规律,对航天计算机机箱结构进行结构优化,给出了最终的结果,总结航天计算机机箱结构优化设计规律。

全文目录


目录  4-6
CONTENTS  6-8
摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
第一章 绪论  10-18
  1.1 论文研究背景  10-11
  1.2 研究方法  11-13
  1.3 国内外研究现状  13-15
  1.4 本文研究内容和结构安排  15-18
第二章 结构优化与模态分析理论  18-28
  2.1 引言  18
  2.2 结构优化  18-22
  2.3 模态分析理论  22-26
    2.3.1 无阻尼自由度结构系统模态分析  23-24
    2.3.2 粘性阻尼结构系统模态分析  24-26
  2.4 本章小结  26-28
第三章 航天计算机机箱结构性能优化设计  28-48
  3.1 引言  28
  3.2 航天计算机机箱有限元模型的建立  28-34
    3.2.1 航天计算机机箱有限元建模原则  29-30
    3.2.2 航天计算机机箱结构简化  30-31
    3.2.3 材料属性及单位制  31-32
    3.2.4 模型有限元网格划分  32-33
    3.2.5 建立航天计算机机箱有限元模型  33-34
  3.3 航天计算机机箱结构模态分析  34-42
    3.3.1 模态分析的意义  34-35
    3.3.2 理论模态与实验模态的对比  35-39
    3.3.4 航天计算机机箱结构模态评价  39-42
  3.4 航天计算机机箱结构刚度分析  42-47
    3.4.1 航天计算机机箱刚度算法  43-44
    3.4.2 航天计算机机箱刚度有限元模拟计算  44-47
  3.5 本章小结  47-48
第四章 航天计算机机箱结构随机振动分析  48-60
  4.1 引言  48
  4.2 随机振动分析基础  48-51
  4.3 随机振动模型及条件  51-53
    4.3.1 振动载荷条件及加速度功率谱密度  51-53
    4.3.2 输出节点的选择  53
  4.4 航天计算机机箱随机振动分析  53-58
  4.5 本章小结  58-60
第五章 航天计算机机箱结构灵敏度分析及优化设计  60-76
  5.1 航天计算机机箱参数化建模  60-62
  5.2 灵敏度理论基础  62-63
    5.2.1 结构动态灵敏度分析理论  63
    5.2.2 航天计算机机箱静态灵敏度分析理论  63
  5.3 航天计算机机箱结构灵敏度有限元分析  63-70
    5.3.1 航天计算机机箱模态灵敏度分析  64-66
    5.3.2 航天计算机机箱刚度灵敏度分析  66-70
  5.4 航天计算机机箱结构优化设计  70-73
    5.4.1 机箱结构优化参数  70-71
    5.4.2 航天计算机机箱优化结果分析  71-73
  5.5 航天计算机机箱结构优化  73-74
    5.5.1 航天计算机机箱结构优化结果修正  73-74
    5.5.2 航天计算机机箱结构优化前后对比  74
  5.6 本章小结  74-76
第六章 结论与展望  76-78
  6.1 总结  76-77
  6.2 展望  77-78
参考文献  78-82
致谢  82-84
学位论文评阅及答辩情况表  84

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中图分类: > 航空、航天 > 航天（宇宙航行） > 航天仪表、航天器设备、航天器制导与控制 > 计算装置
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