随机振动环境下太阳翼驱动机构强度安全性设计分析研究.pdf

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1、设计·工艺航天制造技术设计·工艺随机振动环境下太阳翼驱动机构强度安全性设计分析研究朱兴高卿寿松陈凤熹栾家辉刘庭伟（中国航天标准化研究所，北京100071）摘要：随机振动环境是航天器结构强度设计时考虑的主要因素，等效的准静态设计方法是航天器结构强度设计时采用的主要方法。在研究了用Miles公式法、试验规范法和全频段功率谱密度法计算峰值响应加速度的基本原理和处理方法的基础上，将直接影响航天器结构强度的随机振动载荷等效为准静态的设计载荷。以太阳翼驱动机构为例，采用Miles公式法进行了结构强度仿真计算，仿真结果表明，太阳翼驱动机构主壳体上十二个个螺栓孔边缘处的应力最大，且小于材

2、料的许用应力，满足结构设计要求，为太阳翼驱动机构结构强度设计提供依据。关键词：准静态载荷；太阳翼驱动机构；随机振动；强度设计ResearchonStrengthSafetyDesignforSolarArrayDrivingMechanisminRandomVibrationEnvironmentZhuXinggaoQingShousongChenFengxiLuanJiahuiLiuTingwei(ChinaAstronauticsStandardsInstitute,Beijing100071)Abstract：Therandomvibrationenvironmen

3、tisthemainfactorinthestructuralstrengthdesigningforthespacecraft.Thequasi-staticdesignisthemainmethodthatusedforstructuralstrengthduringspacecraftdesigning.TheprincipleandprocessingmethodoftheMilesFormulaMethod,TestSpecificationMethodandFull-bandPowerSpectralDensityMethodareresearchedtoca

4、lculatethepeakofresponseacceleration.Therandomvibrationload,whichwilldirectlyinfluencethequalityofspacecraftstructure,isconvertedintoquasi-staticdesignload.TakingtheSolarArrayDrivingMechanismasanexample,theMilesFormulaMethodisusedtocalculatethestructuralstrength.Thesimulationresultsshowth

5、atthestressesofthesixboltholesonmainshelloftheSolarArrayDrivingMechanismisthebiggest,whichislessthantheallowablestressofthematerial.ThedesignofSolarArrayDrivingMechanismisreasonable,andprovidesabasisforstructuralstrengthoftheSolarArrayDrivingMechanism.Keywords：quasi-staticload；solararrayd

6、rivingmechanism；randomvibration；strengthdesign1引言发射阶段的载荷条件为航天器结构在整个寿命周期中最为恶劣的，主要体现在火箭整流罩外的启动及燃烧快速发展的航天事业对航天器驱动机构提供了高不稳定产生的随机振动载荷，载荷通过箭体结构传递可靠长寿命的设计要求，减小航天器的重量，缩短研到航天器结构上，这都对航天器的强度设计提出了更制周期，提高产品可靠性是对型号研制的必然要求。高的要求。在复杂振动环境下，航天器结构强度设计基金项目：国防科工局技术基础（JSZL2015203B030）。作者简介：朱兴高（1984），博士后，机械可靠性专业

7、；研究方向：空间驱动机构性能与可靠性一体化设计分析，结构仿真计算。收稿日期：2017-05-041设计·工艺2017年6月第3期不足，会影响航天器的性能，甚至导致整个航天器发式中：f为第i阶模态频率；Q为第i阶模态频ii射失败，然而航天器结构强度设计过足量，就会导致率处的动态放大因子；Sf()为第i阶模态频率处的输i整个航天器平台及其结构部件重量过大，使其发射成入加速度功率谱密度；n表示模态总阶数；q为第i阶i本大大增加。因此，随机振动载荷在发射阶段对航天固有频率的模态有效质量比。器结构的强度设计影响很大，计算效率很低的传统随