基于弹性力学火箭发动机自锁电磁阀冲击响应分析

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

航天飞行器内部部件的工作环境非常严苛，在点火、关机、级间分离等时刻要承受较大的冲击载荷lI2]，尤其是发动机附近部件。由于冲击荷载属于偶然荷载，且研究难度偏大，在-战以前，国内外对冲击动力学的研究较少，直到二战期间，由于军事领域的需要才蓬勃发展起来。

但当时的研究由于技术手段的限制主要集中于构件方面，且主要是试验研究。为了从理论上研究复杂结构的冲击动力响应，Symonds提出了模态近似解的概念，并给出了冲击荷载作用下框收稿日期：2013.02.26；修回日期：2013.03.10基金项目：教育部新世纪优秀人才支持计划 (2009.042)作者简介：朱景文 (1986-)，男，硕士，研究方向：结构强度；(100076)北京9200信箱 11分箱26 强 度 与 环 境 2013笠架结构的刚塑性大挠度模态解L3I4]。

冲击响应计算方法从分析域的角度可分为时域方法和频域方法 2种，与时域分析方法相比，频域分析方法的最大优点是节势算资源，计算效率高5]。对于冲击响应的频域分析方法主要指谱分析方法，自从 Biot于 1932年提出了冲击谱概念以来，冲击谱分析方法成功地应用于单 自由度系统的冲击试验和冲击隔离结构设计中，并且发展得相当完善[6]。多自由度系统的谱分析与单自由度系统不同：1)多自由度系统具有多个响应点和多个固有频率，系统的响应和固有频率之间关系的复杂性不适合工程应用上的简单、明了的要求；2)多自由度系统冲击响应的时域表达式十分复杂，难于求得系统最大响应与固有频率之间的解析表达式。针对多自由度谱分析的特点，有人应用模态分析理论和概率统计理论，提出了多自由度系统 SRSS冲击响应谱计算方法61。

本文利用有限元分析软件I-DEAS，建立了不同实验条件下电磁阀结构的有限元模型，对电磁阀机构进行了模态分析和冲击响应分析。

l 冲击谱分析的基本原理冲击谱分析，又叫响应谱分析，是-种计算结构在激励作用下的最大响应的近似方法。与耗时的瞬态分析方法不同，响应谱分析方法能够快速估算结构在长时间历程中的最大响应。

在固定阻尼比条件下，激励的响应谱可以由-系列的单 自由度振荡器在该激励下的瞬态运动得到2gco q (t) (1)式中，q ( ，03)-位移响应函数的峰值；口 ( ， )-速度响应函数的峰值； ( ， )加速度响应函数的峰值； -给定阻尼比；092 ；厂-给定频率； (f)-瞬态激励。

在响应分析中，可以使用由单自由度振荡器得到的响应谱作为激励，再应用模态贡献系数(MPF)计算极值响应。

(脚 ) ：r M (2)m y式中， 厂 正则模态； -约束模态； ， -分解的模态质量矩阵； 厂-模态质量； -分别表示正则模态和激励 自由度。

令g；表示第S个激励响应谱在第丫个自振频率处的值，每个激励的模态最值按下式计算1Y -( ) (3)式中，p-最值；s-激励自由度；Y-模态自由度。

由第S个激励引起的实际最大响应可由下式计算 · (4)将 ；看作是随机变量，那么随机变量 的最大值max(X)可由它的标准差来估计，而总的响应值是所有独立随机变量之和，由于独立随机变量和的方差等于各随机变量方差之和，因此可以得到