基于模型修正的螺栓连接采编单元动力学建模与随机响应

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1、硕士学位论文基于模型修正的螺栓连接采编单元动力学建模与随机响应THEDYNAMICALMODELINGANDRANDOMRESPONSESOFABOLTEDACQUISITIONDEVICEBASEDONMODELUPDATING李晶哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：O324学校代码：10213国际图书分类号：534密级：公开工学硕士学位论文基于模型修正的螺栓连接采编单元动力学建模与随机响应硕士研究生：李晶导师：曹登庆教授申请学位：工学硕士学科：一般力学与力学基础所在单位：航天学院答辩日

2、期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O324U.D.C:534DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHEDYNAMICALMODELINGANDRANDOMRESPONSESOFABOLTEDACQUISITIONDEVICEBASEDONMODELUPDATINGCandidate：LiJingSupervisor：Prof.CaoDengqingAcademicDegreeAppliedfor：Mast

3、erofEngineeringSpeciality：GeneralandFundamentalMechanicsAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着我国航空航天事业的快速发展，飞行器上电子设备越来越多，电子设备在试验、装配与工作中经常会受到各种随机力的影响，出现各种各样的故障

4、。为了保证电子设备的可靠性，有必要使用有限元方法对它进行动力学分析。然而由于电子设备逐渐趋于小型化、模块化、复杂化，有限元建模中的不确定因素和简化方法，使得模型预示精度无法满足工程要求，因此对有限元模型进行参数修正并利用其分析电子设备固有特性与响应，对航天器上电子设备的结构优化与振动控制具有重要意义。本文以航天器上某采编单元为研究对象，采用先局部后整体的研究思路，经过合理简化，基于灵敏度分析与螺栓建模误差确定了设计变量与目标函数，然后对印制板部件材料参数进行修正，实现了对螺栓连接型组合结构的有限元

5、建模，提高了模型预示精度，减小了计算时间。最后本文还对整体模型进行了动力学分析。具体研究内容如下：首先，讨论了印制电路板和连接结构的简化建模方法，提出了使用局部有限元成型法对印制板部件进行简化并使用粘连方式对部件连接进行简化的方法，使用ANSYS有限元软件初步建立了印制板部件和采编单元整体的有限元模型；其次，研究了ANSYS概率设计模块中灵敏度分析方法，使用ANSYS灵敏度分析方法计算了印制板部件特征值对结构材料参数的灵敏度，提出使用框架、基板、元件、连接板材料参数值和传感器质量作为参数修正的设计

6、变量，使用频率误差和MAC对角线值构造目标函数；然后，研究了使用ANSYS优化设计进行模型修正的方法，分别对三种印制板部件进行参数修正，并通过改变结构边界条件验证了修正后参数的有效性，从而获得了预示精度较高的印制板部件有限元模型，并分析了印制板部件的固有特性；最后，将修正后印制板部件的材料参数应用到采编单元整体模型中，获得具有较高预示精度的采编单元有限元模型，使用ANSYS模态分析与谱分析模块，对采编单元进行模态分析与随机振动分析，计算了结构敏感部位的响应功率谱密度和响应均方根值并分析其加速度和应

7、力响应的特点，为整体结构优化设计及元件布置提供理论支撑。关键词：螺栓连接；屉式印制电路板；灵敏度分析；模型修正；随机响应分析-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentoftheaerospaceindustryinourcountry,moreandmoreelectronicequipmentareusedinthespacecraft.Theequipmentalwayssubjectstorandomvibrationloadingsd

8、uringtest,assemblyandwork.Andthevibrationintheequipmentmaycauseseveraloffailures.Inordertoguaranteethereliabilityoftheelectronicequipment,itisnecessarytoestablishitsdynamicmodelusingfiniteelementmethod(FEM).However,withtheminiaturization,integ