航天器蜂窝结构的微振动特性研究

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1、航天器蜂窝结构的微振动特性研究刘健2015年12月中图分类号：UDC分类号：航天器蜂窝结构的微振动特性研究作者姓名刘健学院名称宇航学院指导教师周春燕副教授答辩委员会主席王琪教授申请学位工学硕士学科专业力学学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年12月Micro-vibrationcharacteristicsofthehoneycombstructureinspacecraftCandidateName：JianLiuSchoolorDepartment:SchoolofAerospcaeEngineeri

2、ngFacultyMentor:A.P.ChunyanZhouChair,ThesisCommittee：Prof.QiWangDegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor：MechanicsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Dec，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰

3、写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要在轨微振动是制约高精度航天器指向精度和分辨率等性能指标的主要因素，而蜂窝夹层板是航天器主要的结构部件，因此航天器蜂窝结构的微振动特性对航天器的微振动研究具有重要意义。蜂窝夹层板由芯层、面板及胶黏剂组成，建立蜂窝夹层板的高精度等效板模型和蜂窝夹层板的微振动测试是研究航天器蜂窝结构微振动特性的重要

4、内容。首先，基于芯层的变形机理，将芯层等效为连续的正交各向异性材料，并推导了均匀和不均匀芯层壁厚的等效材料参数。根据芯层均质化结果，归纳了蜂窝夹层板的三种等效板模型，包括Reissner理论模型、蜂窝板理论模型和层合板低阶剪切理论模型。然后，以壁厚均匀蜂窝夹层板的精细化模型为标准，通过均质化芯层、长厚比、芯层厚度与胞壁边长之比对等效板模型数值计算精度的影响分析，总结了等效板模型的尺寸效应，证明层合板低阶剪切理论模型是较为精确的等效板模型。实际工程结构中通常存在芯层壁厚不均匀、含有胶黏剂和预埋件的问题。本文提出了一

5、种简化计算模型充分考虑了不均匀芯层壁厚，胶黏剂和预埋件的影响。使用层合板低阶剪切理论模型对含预埋件的蜂窝夹层板进行模态分析，其前三阶模态频率的预测结果与测试结果的偏差在6%以内。最后，设计了一套用于蜂窝夹层板微振动性能测试的试验系统，通过正弦扫频试验验证了系统对蜂窝夹层板模态频率测试的准确性。关键词：蜂窝夹层板；等效板模型；尺寸效应；微振动试验I北京理工大学硕士学位论文AbstractMicro-vibrationonorbitisoneofthedominantfactorslimitingthehighlyp

6、recisespacecraftperformancesuchaspointingaccuracyandresolution.Honeycombsandwichpanelsaremajorstructuralcomponentsofspacecraft.Somicro-vibrationcharacteristicsofthehoneycombstructureinspacecraftareimportantformicro-vibrationanalysisonthespacecraft.Honeycombsa

7、ndwichpanelsaremadeupwithcore,facesheetandadhesivebond.Buildingaccurateequivalentplatemodelandmicro-vibrationtestingforhoneycombsandwichpanelsareimportantcontentsinthestudyonthemicro-vibrationcharacteristicsofthespacecrafthoneycombstructure.Firstly,basedondef

8、ormationmechanismofthecore,corewasequivalenttocontinuousorthotropicmaterial,fromwhichequivalentmaterialparametersofthecoreforuniformandnon-uniformwallthicknesswerederived.Accordingtoresul