灵敏度分析法在超重训练设备模态分析中的应用.pdf

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1、第16卷增刊航天医学与医学工程VoI.16SuppI2003年12月SpaceMedicine&MedicaIEngineeringDec.2003*灵敏度分析法在超重训练设备模态分析中的应用马爱军，冯庆义，马戈芳（航天医学工程研究所，北京100094）摘要：目的提高超重训练设备整机固有频率。方法采用灵敏度分析法对超重训练设备的固有频率进行修改设计。结果通过修改敏感单元的物理、几何参数，提高了超重训练设备的固有频率。结论计算结果表明灵敏度分析法是可行的。关键词：灵敏度分析法；超重训练设备；模态分析中

2、图分类号：R857；Tb123文献标识码：A文章编号：1002-0837（2003）增刊-0519-03ApplicationofSensitivityAnalysisMethodinModeAnalysisofHypergravitationTrainingFacility.MAAi-jun，FENGOing-yi，MAGe-fang.SpaceMedicine&MedicaIEngineering，2003，16（S）：519~521Abstract：ObjectiveToincreasethe

3、naturaIfreguenciesofhypergravitationtrainingfaciIity.MethodThenat-uraIfreguenciesofthehypergravitationtrainingfaciIityweremodifiedbyusingsensitivityanaIysismethod.Re-sultThenaturaIfreguenciesofthehypergravitationtrainingfaciIitywereimprovedbymodificati

4、onofphysicaIandgeometricaIparametersofsensitiveeIements.ConclusionThecomputationaIresuItsindicatesthatsensitiv-ityanaIysismethodisfeasibIe.Keywords：sensitivityanaIysismethods；hypergravitationtrainingfaciIities；modeanaIysisAddressreprintregueststo：MAAi-

5、jun.InstituteofSpaceMedico-Engineering，beijing100094，China超重训练设备是一台用来模拟飞船上升段及改获得结构固有频率有较大提高的目的。返回段的超重效应的训练及试验设备。主要用于灵敏度分析法从数学的角度来讲，它的理论［1］航天员的超重适应性训练、工程产品超重试验以已趋于成熟，但它在工程应用方面还有很大潜及用于超重生理学、超重工效学研究。该设备通力。已有一些文献报导了灵敏度分析法在工程中过旋转产生离心力来实现模拟超重环境，因此，在［2，3］的应用。

6、本文通过对比结构修改前后的计算设备的动态运行中，设备不应出现各种形式的有结果，说明灵敏度分析法用于提高超重训练设备害振动，尤其是不允许发生共振。为此，设计阶段整机固有频率的可行性。对超重训练设备的动态特性提出了2个要求：1）臂架固有频率不低于10HZ；2）在全负载下，整个基本理论系统固有频率不低于9HZ。根据这2个设计要采用有限元方法对超重训练设备进行模态分求，超重训练设备在方案设计阶段和技术设计阶析时，从理论上讲就是求解一个广义特征值问段就必须进行模态分析。题［4］，即求解方程：超重训练设备结构复

7、杂，在设计阶段很难保［K］｛ui｝=!［iM］｛ui｝（1）证初始设计方案完全满足设计指标要求，当结构式中固有频率偏低时，采用什么方法对结构进行修改2!i=（2!fi）（2）设计是一个值得研究的课题。若采用传统的办法（1）式中的［K］、［M］分别为结构的刚度矩阵和质来解决结构的修改问题，需重新对结构进行一次量矩阵，!i、｛ui｝分别为结构的第i对特征值和特有限元离散及模态分析。本文引入灵敏度分析法征向量。（2）式中fi为结构的第阶固有频率。对超重训练设备的固有频率进行修改设计，该方当结构的固有频率不

8、能满足设计指标要求法的特点是可以利用原结构的模态数据，避免重时，引入灵敏度分析方法对结构进行修改，通常的复计算，当对结构参数进行修改时，灵敏度分析法灵敏度分析采用的计算方法是直接求导法，即通可以找出结构最敏感部位，最终实现以较小的修过对（1）式直接求导求得特征值的灵敏度计算公收稿日期：2003-05-29式：通讯作者：马爱军T*基金项目：中国载人航天工程基金资助!i，j=｛ui｝（［K，j］-!［iM，j］）｛ui｝（3）520航天医学与医学工程第l6卷式中!i，j为