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波纹管型流体阻尼隔振器的设计与研究

焦雪  
【摘要】:航天器上的隔振主要分为整星隔振和部件级隔振两种,微振动隔离就属于部件级隔振,由于其振动幅值较小,一般认为对航天器的运行没有影响,但随着航天技术的发展,越来越多的高精度载荷投入使用,这些有效载荷对微振动的控制有很高的要求,因此在结构设计中必须将微振动的隔离考虑在内。传统的隔振方法是通过修改卫星的结构设计方案来增加刚度,但这种方法会增大航天器重量,且研制周期长、投入成本高;另一种方案是采取局部隔振的措施,这种方法既能保证结构的阻尼特性,又不会改变原有的设计方案。本文以流体阻尼隔振器为研究对象,重点分析了D-支柱流体阻尼隔振器的结构形式和工作原理,并对一种金属波纹管的结构参数和轴向刚度进行了设计。本文首先通过研究流体阻尼产生的机理,建立了长阻尼孔情况下阻尼力的计算公式,并对四种常见类型的流体阻尼隔振器的工作原理和优缺点进行了比较,说明了波纹管型流体阻尼隔振器的应用优势。针对D-支柱型流体阻尼隔振器结构过于复杂,无法直接推导出阻尼力计算公式的问题,提出了基于双出杆型流体阻尼隔振器结构特点的等效模型,并定义了等效活塞直径的概念,给出了等效后的阻尼力理论计算公式。通过Fluent软件的仿真结果,对上述等效模型和计算公式进行验证,结果表明等效模型具有可行性,计算公式能准确地反应阻尼力与各项参数之间的关系,并得到了等效直径的计算方法。最后,对金属波纹管的结构参数进行了设计,计算出了轴向刚度的理论值,并利用Workbench软件对设计出的金属波纹管进行了仿真分析,得到的轴向刚度值与理论值基本相符。


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