周视观察镜设备结构减振优化设计方法技术

本发明专利技术公开一种周视观察镜设备结构减振优化设计方法，步骤为：1）获取观察镜设备材料参数与工况参数，分析计算观察镜光轴两端点允许的最大相对偏移角度；2）运用三维建模软件建立周视观察镜三维模型，导入有限元仿真分析软件，生成几何模型；3）建立有限元仿真分析模型；4）读取应力最大值部位的应力值与坐标以及观察镜光轴两端点的位移值与坐标；5）针对有限元分析模型，在设备安装面边界条件上设置不同的阻尼系数；重复步骤4；6）重复步骤3～5；在光轴偏转角度不超过允许值的条件下，将应力最大值最接近材料屈服强度时的阻尼系数与观察镜设备本体结构模型作为周视观察镜设备最优减振设计方案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于车载探测器设备设计
，具体地说涉及一种在极端工况下的周 视观察镜设备结构减振优化设计方法。
技术介绍
车载探测器如周视观察镜设备的探测工况恶劣，振动条件复杂，冲击多，其探测精 度、结构可靠性受工况因素影响大。针对周视观察镜设备所主要面临的振动、冲击问题，传 统的方法主要采用增强结构的刚性保证结构刚性化、安装减振器以减少振动和冲击对设备 的危害、采用粘弹性阻尼减振材料进行减振等方式来消除振动、冲击对车载探测器的危害。 目前，国外先进视观察镜设备较为广泛地使用了各类减振设计和主被动减振技术 来保证探测器的高性能工作指标。国内的视观察镜设备通过测绘仿制和自主研发，具备了 基本的侦测功能。但在视观察镜设备性能的保障方面，特别是应用在车载探测器上的周视 观察镜设备的结构调频减振技术上的研究还很少。 当前我国周视观察镜设备产品抗振技术研究主要采用结构强度校核方法进行设 计，以样件试验进行考核，通过反复的设计一试验一设计循环来实现产品抗振性能的达标。 优化设计方向不明确，导致新产品研制周期漫长。同时，由于缺乏先进抗振分析技术的应 用，造成产品抗振性能虽然合格，但安全裕度不合理，以至于我国周视观察镜设备的探测范 围和精度等关键指标上落后于国外先进水平。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在极端工况下的周视观察镜设备结构减振优化设计 方法，在于通过有限元抗振性能分析技术的应用，在设计阶段实现探测器设备的动态性能 预测，减少设计人员以往基于经验而非科学原理设计产品的盲目性，降低样件试验考核成 本，明显缩短研制周期。 为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是： 一种，该减振优化设计方法的步骤为： 1) 、获取观察镜设备材料参数与工况参数，分析计算观察镜光轴两端点允许的最大相 对偏移角度； 2)、运用三维建模软件建立周视观察镜三维模型，并将三维模型导入有限元仿真分析 软件，生成相应的几何模型； 3)、建立有限元仿真分析模型，先进行结构模态分析，提取观察镜前30阶固有频率；模 拟观察镜设备在振动、冲击工况下的动态响应； 4) 、读取观察镜设备有限元分析结果应力最大值部位的应力值与坐标以及观察镜光轴 两端点的位移值与坐标； 5)、针对观察镜设备有限元分析模型，在设备安装面边界条件上设置不同的阻尼系数； 重复步骤4,进行不同阻尼系数条件下的振动、冲击工况动态响应仿真分析； 6) 、根据有限元仿真分析结果，将应力最大值与材料屈服强度作对比；由光轴两端点位 移与坐标值计算两端点的相对偏移角度，并与许用最大偏转角度作对比； 7)、应力最大值低于屈服强度时，按1mm间隔逐渐降低观察镜本体结构三维模型中的 箱体壁厚，并在位移最大部位相应设置加强筋； 8)、将修改后的观察镜三维模型导入有限元软件，重复步骤3~5;在光轴偏转角度不 超过允许值的条件下，将应力最大值最接近材料屈服强度时的阻尼系数与观察镜设备本体 结构模型作为周视观察镜设备最优减振设计方案。 作为对上述技术方案的改进，在步骤1中，所述材料参数为密度$、弹性模量篇、泊 松比μ;所述工况参数为冲击载荷加速度、周期、振动频率范围、加速度。 作为对上述技术方案的改进，在步骤3中，所述观察镜设备在振动、冲击工况下的 动态响应包括应力分布结果和位移分布结果。 与现有技术相比，本专利技术所取得有改进和有益效果是： 本专利技术的，通过有限元抗振性能分析技术的应 用，在设计阶段实现周视观察镜的动态性能预测，减少设计人员以往基于经验而非科学原 理设计产品的盲目性，降低样件试验考核成本，明显缩短研制周期。 通过结构调频减振技术与阻尼减振技术的综合应用，实现了周视观察镜本体结构 的优化设计，在保证观察镜设备工作性能的基础上安全裕度更为合理。以观察镜光轴两端点在冲击载荷作用下的相对偏转角度为约束条件进行设备的 结构优化，增强了观察镜优化方案的合理性，有效保证周视观察镜的探测性能。【附图说明】 图1为本专利技术的的流程图。【具体实施方式】 下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术技术作进一步详细说明。 实施例1 : 如图1所示， 步骤1、获取观察镜设备材料参数与工况参数，有限元仿真分析所需参数如下表1、表 2 ;包括：①材料参数：密度淨、弹性模量邏、泊松比μ;②工况参数：冲击载荷加速度、周期、 振动频率范围、加速度。③观察镜光轴两端点允许的最大相对偏移角度为0.or 表1材料参数表2工况参数步骤2、运用三维建模软件建立周视观察镜三维模型，并将三维模型导入有限元仿真分 析软件，生成相应的几何模型。 步骤3、建立有限元仿真分析模型，选取光轴两端点即探测器物镜中心点C与光路 转向组件中心点D为观察点。 先进行结构模态分析。对模型定义其特征模态分析步，提取观察镜前30阶固有频 率，从dat文件查看分析结果： 查看模型质量表： TOTALMASSOFMODEL4.9513365E-03 可知模型总质量为4. 95kg。 对系统提取的肖U 5阶固有频率见表3所7K。 表3特征系数表由表3可知，所提取的系统最低固有频率为490. 60Hz，固有频率不在扫频振动频率范 围5Hz~200Hz内。 然后进行动态响应分析，模拟观察镜设备在振动、冲击工况下的动态响应，包括最 大应力分布结果和最大位移分布结果，可见最大等效当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种周视观察镜设备结构减振优化设计方法，其特征在于：该减振优化设计方法的步骤为：1）、获取观察镜设备材料参数与工况参数，分析计算观察镜光轴两端点允许的最大相对偏移角度；2）、运用三维建模软件建立周视观察镜三维模型，并将三维模型导入有限元仿真分析软件，生成相应的几何模型；3）、建立有限元仿真分析模型，先进行结构模态分析，提取观察镜前30阶固有频率；模拟观察镜设备在振动、冲击工况下的动态响应；4）、读取观察镜设备有限元分析结果应力最大值部位的应力值与坐标以及观察镜光轴两端点的位移值与坐标；5）、针对观察镜设备有限元分析模型，在设备安装面边界条件上设置不同的阻尼系数；重复步骤4，进行不同阻尼系数条件下的振动、冲击工况动态响应仿真分析；6）、根据有限元仿真分析结果，将应力最大值与材料屈服强度作对比；由光轴两端点位移与坐标值计算两端点的相对偏移角度，并与许用最大偏转角度作对比；7）、应力最大值低于屈服强度时，按1mm间隔逐渐降低观察镜本体结构三维模型中的箱体壁厚，并在位移最大部位相应设置加强筋；8）、将修改后的观察镜三维模型导入有限元软件，重复步骤3～5；在光轴偏转角度不超过允许值的条件下，将应力最大值最接近材料屈服强度时的阻尼系数与观察镜设备本体结构模型作为周视观察镜设备最优减振设计方案。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李金映，陈菊意，魏前岗，王维博，江楠，王广奇，刘金涛，熊冀，夏树策，张金涛，张永安，李会玲，
申请(专利权)人：河南平原光电有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41