不確定結構動力分析及星載天線展開機構可靠性研究.pdf

1、本學位論文首先以區(qū)間和區(qū)間隨機結構為研究對象，探索性地研究了當結構參數(shù)和外載荷為區(qū)間變量或區(qū)間隨機變量時結構的動力特性分析和動力響應分析；然后以在研的國家863高技術研究發(fā)展計劃項目《大型星載可展開天線結構系統(tǒng)多狀態(tài)全過程的可靠性綜合分析研究》為工程背景，分別基于區(qū)間、模糊和灰色理論，針對小樣本、貧信息事件，對星載天線展開機構系統(tǒng)的可靠性進行了計算、預測、分配和分析。主要內(nèi)容如下：
　　 1、區(qū)間參數(shù)桁架結構的動力特性和動力響應

2、分析方法研究。
　　 在考慮結構單元的物理參數(shù)、幾何尺寸和載荷幅值具有不確定性時，利用區(qū)間因子法建立了結構的剛度矩陣和質量矩陣；從結構振動的Rayleigh商表達式出發(fā)，利用區(qū)間運算推導出結構特征值不確定變量的計算表達式；從結構響應的Duhamel積分式出發(fā)，利用區(qū)間因子法、區(qū)間運算和振型疊加法導出結構動力響應區(qū)間變量的表達式。通過算例分析區(qū)間桁架結構參數(shù)的區(qū)間分散性對其動力特性和動力響應的影響。
　　 2、區(qū)間隨機參數(shù)

3、桁架結構的動力特性和動力響應分析方法研究。
　　 當結構的物理參數(shù)和幾何尺寸同時具有區(qū)間隨機性時，利用區(qū)間因子法和隨機因子法建立了結構的剛度矩陣和質量矩陣；由結構振動的Rayleigh商表達式，利用區(qū)間運算推導了結構動力特性區(qū)間隨機變量的計算式；進而利用隨機變量的矩法和代數(shù)綜合法，推導出了結構特征值的數(shù)字特征的計算式。然后從Duhamel積分式出發(fā)，利用振型疊加法求出了結構動力響應區(qū)間隨機變量的表達式；最后再由隨機函數(shù)的矩法推導

4、出結構區(qū)間隨機動力響應的區(qū)間數(shù)字特征。從而分析區(qū)間隨機桁架結構物理參數(shù)和幾何參數(shù)的區(qū)間隨機分散性對其動力特性和動力響應的影響。
　　 3、星載天線展開機構可靠性指標的計算方法研究。
　　 首先在周邊桁架式星載天線展開機構運動機理分析的基礎上，建立了展開機構的力學分析模型，并推導了桁架桿內(nèi)力的計算式。從桁架展開要滿足的功能函數(shù)出發(fā)，給出機構運動可靠性的分析模型。綜合考慮尺寸誤差和太空環(huán)境因素的影響，將運動功能函數(shù)視為區(qū)間變

5、量函數(shù)，利用非概率方法導出可靠性計算公式，對機構在整個展開過程中的運動可靠性進行預測和仿真；然后對展開機構中的齒輪運動副的卡滯失效形式進行了研究，從齒輪嚙合的極限位置出發(fā)，推導出了同步齒輪副不發(fā)生卡滯的條件。在綜合考慮齒輪加工誤差、裝配誤差和太空環(huán)境溫度等因素的基礎上，利用優(yōu)化算法，構建了齒輪副防卡滯的非概率可靠度計算公式。最后，對同步齒輪副在不同裝配誤差和不同溫度環(huán)境下的防卡滯的非概率可靠度進行了預測。
　　 4、星載天線展開

6、系統(tǒng)可靠性分配方法研究。
　　 針對星載天線展開機構系統(tǒng)設計可靠性數(shù)據(jù)缺乏的實際情況，應用系統(tǒng)可靠性分配的模糊數(shù)學方法，在綜合評分為權的系統(tǒng)可靠性加權分配法的基礎上，將模糊數(shù)學引入可靠性分配的權系數(shù)矩陣中，建立了星載天線展開機構系統(tǒng)可靠性分配的模糊模型。利用模糊數(shù)學的運算規(guī)則，推導出星載天線展開機構系統(tǒng)可靠性分配的權系數(shù)表達式。最后以某星載天線展開機構系統(tǒng)為例，給出系統(tǒng)可靠性的分配結果，表明該方法的可行性和有效性。
　　

7、 5、星載天線展開系統(tǒng)故障樹的區(qū)間分析方法研究。
　　 在對星載天線展開系統(tǒng)故障樹分析的基礎上，針對傳統(tǒng)故障樹分析中存在的不確定性難以量化的問題，結合D-S(dempster-shafer)理論和區(qū)間概率理論，提出星載天線展開機構故障樹的區(qū)間分析方法，構造失效獨立和失效相關情況下故障樹區(qū)間分析的與門區(qū)間算子和或門區(qū)間算子，在此基礎上對系統(tǒng)的展開可靠度進行分析和預測。
　　 6、基于灰色關聯(lián)法的星載天線展開機構系統(tǒng)故障樹分