流體阻尼器特性及其對(duì)整星隔振性能影響的研究.pdf

1、整星隔振技術(shù)是利用隔振器改造或替代原有星箭適配器，有效改善衛(wèi)星在發(fā)射過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)環(huán)境的一種方法。這里，星箭適配器(也稱(chēng)衛(wèi)星支架)是連接衛(wèi)星和運(yùn)載火箭的部段。其中以流體阻尼器為阻尼元件搭建多作動(dòng)器隔振平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)整星隔振技術(shù)的一種重要方式。與其它阻尼形式相比，流體阻尼具有工作變形小，但可提供較大作動(dòng)力的特點(diǎn)，并且其隔振系統(tǒng)的阻尼和剛度可以相互獨(dú)立。為了給流體阻尼器及隔振平臺(tái)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供參考依據(jù)，本文以流體阻尼器為研究對(duì)象，結(jié)合其在多作

2、動(dòng)器隔振平臺(tái)中的應(yīng)用，對(duì)影響流體阻尼器隔振特性的非線性因素進(jìn)行了深入的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。
　　本文首先通過(guò)研究流體阻尼的形成機(jī)制，建立流體阻尼力的函數(shù)表達(dá)式。并結(jié)合整星隔振平臺(tái)對(duì)作動(dòng)器的要求，設(shè)計(jì)了幾種不同結(jié)構(gòu)形式的流體阻尼隔振器，對(duì)它們進(jìn)行相應(yīng)的理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　針對(duì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)活塞式流體阻尼器在不同激勵(lì)幅值條件下出現(xiàn)明顯不同的隔振特性的現(xiàn)象，提出用雙線性滯后模型描述阻尼器中存在的摩擦力，建立單個(gè)阻尼器的非線性動(dòng)力

3、學(xué)方程，并利用諧波平衡法分析摩擦力對(duì)隔振性能的影響。然后分別在采用兩參數(shù)作動(dòng)器模型和三參數(shù)作動(dòng)器模型的基礎(chǔ)上考慮單個(gè)作動(dòng)器上的摩擦力作用，建立隔振平臺(tái)的非線性動(dòng)力學(xué)模型并進(jìn)行分析。結(jié)果表明，無(wú)論單個(gè)隔振器，還是隔振平臺(tái)，由于摩擦力作用，均存在粘著和滑動(dòng)兩種狀態(tài)，當(dāng)激勵(lì)幅值較小時(shí)，摩擦力表現(xiàn)為剛度，使系統(tǒng)共振頻率提高，隔振帶寬減小。
　　對(duì)波紋管式流體阻尼器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)阻尼器具有兩自由度系統(tǒng)的特征。因此提出考慮流體附加質(zhì)量

4、的作用，并計(jì)入流體的二次非線性阻尼，建立阻尼器的兩自由度模型，較好的解釋了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。由此建立相應(yīng)的八作動(dòng)器隔振平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)模型，并討論流體質(zhì)量和非線性阻尼對(duì)隔振性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)阻尼值較小時(shí)，流體質(zhì)量的作用不可忽視，阻尼器在高頻段會(huì)出現(xiàn)明顯的共振，從而降低隔振效果；當(dāng)阻尼較大時(shí)，流體質(zhì)量作用可以被忽略，系統(tǒng)可簡(jiǎn)化為單自由度三參數(shù)模型。
　　流體阻尼的主要特征是能量轉(zhuǎn)換和能量耗散。根據(jù)流體的粘溫特性，考慮流體溫度與阻尼力之間的

5、相互作用，在動(dòng)力學(xué)方程的基礎(chǔ)上附加流體阻尼器的熱平衡方程，建立流體阻尼器的熱動(dòng)力學(xué)模型。并采用短時(shí)傅立葉變換對(duì)該時(shí)變非線性系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)頻分析，討論粘性發(fā)熱對(duì)隔振性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間推移，系統(tǒng)溫度升高，阻尼降低，隔振特性發(fā)生改變，共振頻率及共振峰值發(fā)生變化，直到系統(tǒng)達(dá)到動(dòng)平衡狀態(tài)。
　　在實(shí)際工況中，多種非線性因素相互耦合，同時(shí)發(fā)生作用，因此最后分析了同時(shí)考慮流體粘性發(fā)熱和摩擦力作用的隔振器模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)存在摩擦力時(shí)，粘性