第27卷第1期彈箭與制導學報， 301安裝座結構優(yōu)化設計*趙志軍,蔣曉，磊,衛(wèi)社春(中國兵器工業(yè)第203研究所.西安710065)[摘要]采用有限元方法對四種不同結構形式的安裝座系統(tǒng)進行了模態(tài)分析.所得固有頻率與工作頻率比較，確定了較優(yōu)的結構設計方案.為安裝座的結構修改提供了依據。[關鍵詞]有限元方法;固有頻率;優(yōu)化設計[中圖分類號] TJ760.3+5 [文獻標識碼] AStructure Optimization Design of a Fixing PedestalZHAO Zhirjun，JIANG Xiao-lei, WEI She chun(No. 203 Research Institute of China 0rdnance Industries. Xi' an 710065 .China)Abstract: This paper making use of finite clement method( FEM). four kinds of different structure fixing pedestal'smodes are analyzed. The resultant natural frequencies are compared with given working frequency. then optimal designof the fixing pedestal is ascertained.Key words : FEM; natural frequency ;optimization design裝座系統(tǒng)有限元模態(tài)分析,安裝座結構如圖1~ .1引言4所示。安裝座系統(tǒng)是某導彈陀螺儀、彈上計算機、熱電池與安裝座、立簡等組成的系統(tǒng)。陀螺儀輸出信號作為導彈控制指令的基準,要求有較高的信噪比,然而采用接觸式電位傳感器這種信號敏感方式使得該信號容易受到陀螺儀工作環(huán)境的圖1方案一圖2方案二影響;同時彈上計算機等精密器件的正常工作也要求具有良好的工作環(huán)境。通過減輕彈體的沖擊振動誘因來提供彈上部件的正常工作環(huán)境是非常困難的,最有效的方法是通過優(yōu)化設計改變系統(tǒng)的結構與布局,調整系統(tǒng)自身的特性參數(shù)，使得這種不良影響控制在一定的范圍之內，能夠圖3方案三圖4方案四保證彈上部件的正常工作即可。文中基于有限圖1(方案一)為安裝座初步設計方案。根元模態(tài)分析,通過建立安裝座系統(tǒng)模型,施加系據試驗結果,采用這種方案的陀螺儀輸出信號伴統(tǒng)相似的邊界條件,求解安裝座系統(tǒng)模態(tài)固有頻有毛刺而且具有很大的能量,導致陀螺儀提前倒率。根據不同安裝座設計方案組成系統(tǒng)的模態(tài)框,使導彈失控。通過信號分析,干擾信號頻率分析結果,確定較優(yōu)的設計方案,改善陀螺儀輸范圍為500~600Hz之間,提高安裝座系統(tǒng)的固出信號的質量。有頻率來跨過這一頻段,從而有效地抑制干擾信號,實現(xiàn)陀螺儀的正常工作。從安裝座的結構來2安裝座結構設計看,中國煤化工安裝接口不能改.2.1安裝座實體模型變，iYHC NMH G頻率,可以采用文中針對四種不同構型的安裝座進行了安修改安裝座底面的厚度或者加強筋的尺寸和結收稿日期:2006-02 -08;修回日期:2006-06-07作者簡介:趙志軍(1979- ).男.甘肅定西人.碩士.研究方向:武器系統(tǒng)及運用工程。302彈箭與制導學報2007年構形式等方法改變安裝座的剛度來實現(xiàn)。為了個系統(tǒng)的共振。通過改變安裝座結構設計,從方不影響彈上計算機的安裝定位,采用修改加強筋案一到方案四有效地提高了安裝座系統(tǒng)沿安裝來改變安裝座的剛度。座軸向模態(tài)的固有頻率,使系統(tǒng)固有頻率跨出了圖2(方案二)相對于初步設計方案,增加了陀螺儀干擾信號的頻率范圍,保證了陀螺儀良好安裝座中心圓柱形加強筋的軸向尺寸,與其相接的工作環(huán)境。的徑向發(fā)散板筋的高度相應加長,成斜坡延伸至2.4 實驗結果安裝座邊沿。圖8為方案一上陀螺儀的輸出信號曲線,圖圖3(方案三)相對方案二有效地利用了安9為方案四上陀螺儀的輸出信號曲線。裝座陀螺儀、熱電池之間的安裝空隙,將徑向發(fā)散板筋在安裝座邊沿附近分支。圖4(方案四)相對方案三增加了徑向發(fā)散板筋的厚度。2.2安裝座系統(tǒng)模型安裝座系統(tǒng)實體模型如圖5所示。圖8優(yōu)化前陀螺圖9優(yōu)化后陀螺文中針對安裝座四種儀輸出信號設計方案建立了安裝座系統(tǒng)有限元模型，如圖6所3 結論示。模型采用具有中節(jié)點(1)從實驗結果可以看出,改變設計后,陀螺的高精度實體單元劃分網圖5實體模型，儀工作時間(橫向方框的個數(shù))延長,輸出信號的格,盡量防止單元畸形，各質量明顯提高,說明文中安裝座的結構優(yōu)化設計模型材料特性相同,區(qū)別在是有效的。于安裝座加強筋結構形式的.(2)采用有限元方法進行結構仿真通常與結不同。模型簡化了零部件之構真實情況存在一-定的差距，尋求比較準確的仿間的連接方式,略去了螺釘、真建模方法以消除橫向誤差是工程應用中的重螺紋孔,接觸面采用公共節(jié)圖6有限元模型點,然而實現(xiàn)這一點是比較困難的。文中根據真.點保持自由度一致。安裝座邊緣采用周向自由實結構建立系統(tǒng)模型,利用縱向比較--步步優(yōu)化度固定的邊界條件,與安裝座系統(tǒng)在儀器艙內的系統(tǒng)模型,對應地修改真實結構,從而達到優(yōu)化安裝方式相似。真實結構的目的,這種縱橫結合的仿真優(yōu)化設計2.3模態(tài)分析結果方法能夠有效地解決工程問題。文中對有限元模型進行[參考文獻]了模態(tài)分析,沿安裝座軸向模態(tài)的振型如圖7所示,各[1] 曹樹謙.張文德,蕭龍翔.編著.振動結構模態(tài)分設計方案沿安裝座軸向模態(tài)圖7軸向模態(tài)析一-理論、實驗與應用[M]天津:天津大學出版的固有頻率如表1所示。社.2001.表1各方案欖態(tài)固有頻率[2]孫靖民.梁迎春 ,陳時錦,編著.機械結構優(yōu)化設計[M].哈爾濱;哈爾濱工業(yè)大學出版社.2004.設計方案方案一方案二方案三方案四.[3] 謝祚水編著.結構優(yōu)化設計概論[M].北京:國防固有頻率(Hz)567604659736中國煤化工從表1可以看出,固有頻率從方案--至方案[4]MHCNMHGYS[M].北京:清華四隨安裝座加強筋剛度的增加呈上升趨勢。陀螺儀干擾信號頻率范圍為500~600Hz之間,方[5] 張洪武,關振群,李云鵬，等編著.有限元分析與案一系統(tǒng)固有頻率在這一范圍之內,從而引起整CAE技術基礎[M].北京:清華大學出版社,2004.