航天器多約束耦合線纜非線性振動行為分析.pdf

1、航天器發(fā)射過程引發(fā)的線纜振動，會導(dǎo)致線纜端部脫離約束或者卡箍被拖拽離開敷設(shè)面，會引起電信號干擾甚至線纜扯斷，進而影響航天器在軌運行電控性能，因此需要分析敷設(shè)線纜的非線性振動行為規(guī)律。本文選取航天器內(nèi)典型約束情況下線纜進行研究，利用彈性力學(xué)理論，在慣性坐標系中對線纜微元進行受力分析，進而構(gòu)建多約束耦合工況下線纜非線性振動模型。然后，利用Galerkin法建立線纜面內(nèi)、空間振動常微分方程，并采用多尺度法和數(shù)值方法對多約束耦合線纜非線性振動模

2、型進行定性與定量分析，研究線纜非線性振動行為規(guī)律。
　　結(jié)合典型約束情況下線纜模型，提出基本的假設(shè)，并對相關(guān)參數(shù)進行描述，建立張力作用、端部固定線纜的三維振動偏微分方程，并利用Galerkin法進行處理，構(gòu)建常微分形式的線纜三維振動模型。然后求解線纜面內(nèi)和面外振動頻率，并利用數(shù)值仿真方法探討系統(tǒng)振動頻率隨其影響因素的具體變化情況。
　　針對張力作用固定端線纜系統(tǒng)三維振動方程，利用坐標平移法，構(gòu)建相應(yīng)約束情況下敷設(shè)線纜面內(nèi)非線

3、性振動模型，進而利用多尺度方法求解此模型，并對敷設(shè)線纜內(nèi)共振情況和非共振情況進行分析；針對固定端與卡箍約束的線纜系統(tǒng)，構(gòu)建面內(nèi)振動模型，并采用Galerkin法對其進行離散化，利用數(shù)值法和有限差分法求出系統(tǒng)面內(nèi)振動時程響應(yīng)。
　　通過對張力作用固定端線纜系統(tǒng)的三維振動方程進行約化，建立相應(yīng)約束情況下敷設(shè)線纜空間耦合振動偏微分方程，然后利用Galerkin法對其進行離散化，構(gòu)建常微分形式的線纜空間耦合振動模型，進一步利用數(shù)值仿真法探

4、討敷設(shè)線纜空間耦合振動行為特性；并考慮到線纜通常以螺旋姿態(tài)和線纜束形式存在，同時結(jié)合線纜微動磨損情況，對多線纜微元相互接觸非線性行為進行分析。
　　為驗證航天器多約束耦合線纜非線性振動模型及其行為規(guī)律數(shù)值仿真結(jié)果的準確性，對線纜非線性振動行為進行有限元分析，以得出典型約束情況下線纜的振型圖、振動頻率和非線性振動時程響應(yīng)。并將有限元分析結(jié)果與數(shù)值仿真結(jié)果相比較，從而驗證航天器線纜非線性振動模型的正確性以及非線性振動行為規(guī)律的合理性。