雙半軸式轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)振動(dòng)傳遞特性研究.pdf

1、慣性導(dǎo)航和制導(dǎo)技術(shù)在航空、航天、航海領(lǐng)域中具有重要作用。隨著慣性元件和慣性系統(tǒng)精度的不斷提高，對(duì)測(cè)試設(shè)備的要求也越來(lái)越高。在實(shí)際工作中，測(cè)試設(shè)備由于多源激勵(lì)，產(chǎn)生振動(dòng)能量，經(jīng)多個(gè)傳遞路徑傳遞到被測(cè)元件上，這影響和制約著被測(cè)元件精度和性能的提高。因此，研究測(cè)試設(shè)備的振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理和振動(dòng)能量傳遞分布情況對(duì)降低設(shè)備運(yùn)行中的振動(dòng)噪聲具有重要意義。本文以測(cè)試設(shè)備中廣泛應(yīng)用的雙半軸式轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，通過(guò)理論計(jì)算、數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式，研究振

2、動(dòng)能量在雙半軸式轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)中的傳遞特性。具體研究工作如下：
　　 針對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中子結(jié)構(gòu)的連接方式與振動(dòng)能量傳遞路徑之間的關(guān)系，根據(jù)多剛體理論對(duì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的圖論描述，建立復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)振動(dòng)能量傳遞模型。利用四端參數(shù)傳遞矩陣法建立鏈?zhǔn)较到y(tǒng)振動(dòng)能量分析模型；針對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中振動(dòng)能量有分支的問(wèn)題，提出四端參數(shù)矢量法和多體系統(tǒng)傳遞矩陣法相結(jié)合的方法，建立分支式振動(dòng)能量傳遞模型和網(wǎng)絡(luò)式振動(dòng)能量傳遞模型。通過(guò)子系統(tǒng)界面間的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性與力的平衡

3、關(guān)系，推導(dǎo)出用于計(jì)算功率流的各連接點(diǎn)力和速度表達(dá)式，結(jié)合傳遞路徑分析方法，建立復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的振動(dòng)能量傳遞路徑分析模型。
　　 根據(jù)復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)振動(dòng)能量傳遞分析模型，結(jié)合雙半軸式轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，基于導(dǎo)納功率流法進(jìn)行雙半軸式轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)振動(dòng)傳遞特性分析。根據(jù)子結(jié)構(gòu)分析方法將其劃分為：半軸子結(jié)構(gòu)、軸承子結(jié)構(gòu)、框架子結(jié)構(gòu)以及支座基礎(chǔ)子結(jié)構(gòu)，并分別推導(dǎo)各子結(jié)構(gòu)的四端參數(shù)傳遞矩陣，利用多體系統(tǒng)傳遞矩陣法建立雙半軸式轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)耦合分析系統(tǒng)，進(jìn)而

4、獲得各子結(jié)構(gòu)的導(dǎo)納功率流。利用導(dǎo)納功率流對(duì)比不同激勵(lì)情況下的雙半軸式轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)傳遞特性分析，識(shí)別影響目標(biāo)結(jié)構(gòu)的主要振源和主要振動(dòng)傳遞路徑。
　　 根據(jù)雙半軸式轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)主要為板殼結(jié)構(gòu)和實(shí)體結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，從有限元?jiǎng)恿W(xué)方程出發(fā)，結(jié)合功率流理論推導(dǎo)板殼結(jié)構(gòu)和實(shí)體結(jié)構(gòu)的連續(xù)體功率流計(jì)算公式，并將其運(yùn)用到不同激勵(lì)情況下的雙半軸式轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)振動(dòng)傳遞特性中，識(shí)別主要傳遞路徑。針對(duì)板殼結(jié)構(gòu)與實(shí)體結(jié)構(gòu)結(jié)合面處多節(jié)點(diǎn)傳遞振動(dòng)能量的問(wèn)題，提

5、出一種均方根功率流為評(píng)價(jià)指標(biāo)的方法，識(shí)別多激勵(lì)情況下的振源對(duì)目標(biāo)結(jié)構(gòu)的重要度。利用腳本語(yǔ)言對(duì)有限元軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，將功率流作為場(chǎng)變量，實(shí)現(xiàn)雙半軸式轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)振動(dòng)功率流可視化研究。
　　 根據(jù)相關(guān)研究?jī)?nèi)容建立雙半軸式轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。通過(guò)進(jìn)行雙半軸式轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)模態(tài)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與前文有限元仿真結(jié)果吻合較好，表明所建立的雙半軸式轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)有限元模型合理，表明仿真結(jié)果在一定程度上能反映實(shí)際結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性。根據(jù)振動(dòng)聲強(qiáng)法進(jìn)行雙半軸式轉(zhuǎn)臺(tái)