航天器多約束耦合線纜非線性振動(dòng)行為分析.pdf

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

2、型進(jìn)行定性與定量分析，研究線纜非線性振動(dòng)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(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行描述，建立張力作用、端部固定線纜的三維振動(dòng)偏微分方程，并利用Galerkin法進(jìn)行處理，構(gòu)建常微分形式的線纜三維振動(dòng)模型。然后求解線纜面內(nèi)和面外振動(dòng)頻率，并利用數(shù)值仿真方法探討系統(tǒng)振動(dòng)頻率隨其影響因素的具體變化情況。
　　針對(duì)張力作用固定端線纜系統(tǒng)三維振動(dòng)方程，利用坐標(biāo)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(dòng)模型，進(jìn)而利用多尺度方法求解此模型，并對(duì)敷設(shè)線纜內(nèi)共振情況和非共振情況進(jìn)行分析；針對(duì)固定端與卡箍約束的線纜系統(tǒng)，構(gòu)建面內(nèi)振動(dòng)模型，并采用Galerkin法對(duì)其進(jìn)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(dòng)時(shí)程響應(yīng)。
　　通過(guò)對(duì)張力作用固定端線纜系統(tǒng)的三維振動(dòng)方程進(jìn)行約化，建立相應(yīng)約束情況下敷設(shè)線纜空間耦合振動(dòng)偏微分方程，然后利用Galerkin法對(duì)其進(jìn)行離散化，構(gòu)建常微分形式的線纜空間耦合振動(dòng)模型，進(jìn)一步利用數(shù)值仿真法探

4、討敷設(shè)線纜空間耦合振動(dòng)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(shí)結(jié)合線纜微動(dòng)磨損情況，對(duì)多線纜微元相互接觸非線性行為進(jìn)行分析。
　　為驗(yàn)證航天器多約束耦合線纜非線性振動(dòng)模型及其行為規(guī)律數(shù)值仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)線纜非線性振動(dòng)行為進(jìn)行有限元分析，以得出典型約束情況下線纜的振型圖、振動(dòng)頻率和非線性振動(dòng)時(shí)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(yàn)證航天器線纜非線性振動(dòng)模型的正確性以及非線性振動(dòng)行為規(guī)律的合理性。