低温容器新型纤维支撑系统固有频率特性研究

发布时间：2024-03-31 22:59

　　为降低某航天用小型低温杜瓦的漏热,同时提升其力学性能,采用了超高强度、低热导率且密度小的凯夫拉纤维作为杜瓦的支撑材料,设计了支撑结构。通过对结构建立固有频率理论模型,采用Rayleigh法推导了前6阶固有频率的表达式,用有限元分析软件Ansys与理论计算结果进行了对比。对其中某工况设计了实际的实验支撑结构,对结构进行了三向扫频实验。理论计算结果与有限元仿真结果趋势符合良好,实验结果与理论模型误差在20%以内。结果表明,在此种支撑结构中,凯夫拉纤维的横截面积、纤维绳索布置的轴向角以及平面角对其固有频率具有较大影响,接触点距离以及纤维绳索预紧力对固有频率影响较小。

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【部分图文】：

图5Ls对固有频率的影响规律

图4γ对固有频率的影响规律图6A对固有频率的影响规律

图1系统实际结构图

杜瓦内胆为圆柱壳状结构，由于凯夫拉只能承受拉力，为限制其全部自由度，采用12根凯夫拉绳索上下对拉的形式，上部绳索与杜瓦内胆接触位置在同一横截面内，下部绳索与杜瓦内胆接触位置在同一横截面内，绳索与杜瓦中轴线呈一定的轴向夹角和径向夹角，各绳索的长度一致。设计的系统支撑结构如图1所示。....

图2支撑结构简化模型

简化模型见图2，确定支撑结构需要上述Ls，θ，γ，A和F共5个参数。根据简化后的模型，可得出凯夫拉绳索长度L为平面角θ及轴向角γ的函数1.2固有频率模型

图3θ对固有频率的影响规律

除此之外，从图3～7还可以看出，在预测支撑结构振型为沿水平面翻转的固有频率上，计算结果与仿真结果的偏差值大于其他4阶模态，在改变θ及γ时，二者差异更大。由于在计算模型的假设中，杜瓦为质心位于中心位置的刚体，通过计算这一刚体的转动惯量进而求出对应固有频率。而实际结构以及有限元分析中....

本文编号：3944622