星箭連接界面載荷識別與控制研究.pdf

1、航天器艙段連接界面、航天器與運載對接界面的載荷特性是航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要依據(jù)，航天器在地面振動試驗時容易產(chǎn)生“過試驗”現(xiàn)象，力限控制技術(shù)是解決“過試驗”問題的主要手段。這些都對星箭界面載荷的識別方法研究提出了迫切的需求。本文解析推導(dǎo)出一種基于星箭連接環(huán)的應(yīng)變變化場的界面載荷識別方法，并通過有限元仿真和工裝試驗對其進行校驗。
　　主要研究工作和結(jié)果如下：
　?。?）根據(jù)薄板假設(shè)對載荷識別方法進行推導(dǎo)。由于星箭連接環(huán)直徑遠遠大于

2、厚度，所以將其離散為一個個微元，每個微元都可以假設(shè)為一個薄板，根據(jù)彈性力學(xué)中的薄板假設(shè)，徑向應(yīng)力應(yīng)變?yōu)榱?。然后在連接環(huán)外圍布置一圈應(yīng)變檢測點，由衛(wèi)星受載時連接環(huán)的應(yīng)變變化場推導(dǎo)得到六自由度載荷。由于工程實際中，無法得到連續(xù)的應(yīng)變變化場，所以將公式離散化，得到離散的載荷識別方程。
　?。?）通過有限元仿真對該載荷識別方法進行有效性驗證。仿真結(jié)果顯示，六自由度載荷靜態(tài)識別誤差均不超過7％，動態(tài)誤差不超過10%。且雖然航天器受載時，隔板

3、對于連接環(huán)相當(dāng)于施加一個集中力的影響，但不影響載荷識別的精度，說明該載荷識別方法可以有效避免隔板、底板、連接環(huán)特殊結(jié)構(gòu)對載荷識別精度的影響。考慮工程實際問題，提出減少應(yīng)變檢測點的優(yōu)化方案，結(jié)果顯示靜態(tài)載荷識別誤差在12%以下，動態(tài)載荷識別誤差均在20%以下。最后進行針對個別檢測點損壞的敏感度分析。
　?。?）通過構(gòu)建的星箭界面載荷識別系統(tǒng)對該載荷識別方法進行試驗驗證。靜態(tài)試驗結(jié)果顯示，只有個別載荷的識別誤差為20%，其他載荷識別誤