某星载设备环境综合仿真

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机 械 研 究 与应 用 ・ ２ ０ １ ３ 年 第６ 期（ 第２ ６ 卷， 总 第１ ２ ８ 期）
应用与试验
针对 １ ０ ０ ０～４ ０ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ转 速 区 间 内发 电机 突 出的电磁 噪声 问题 ， 给 出如下 降噪建 议 ］ ： （ １ ）通过 使用 弹性元 件减 小发 电机 转子 通过 轴
而且 连接 点很 多 ； ② 印制 板 结 构 形 式 比较统 一 ， 均 为 多 层板 结构 形式 。
设备 固有 频率 （ Ｈ ｚ ） ， 为 了 随机 振动 计算 的考 虑 ， 结果 取 了前 ２ ０ ０ ０ Ｈｚ 的频 率点 ， 从 结 果 可 以看 出 ， 总
共有 １ ０ ０阶的 固有频 率点 。
泊松比： ０ ． ２ ８ 。
表 ３ 设 备前 ２ Ｏ阶 固 有 频 率
３ ． ２ 边 界条 件 的设置
正 弦扫频 振 动 试 验 条 件 见 表 ｌ 。 随 机 振 动 频 谱
图如 图 ４所示 。随机 振动试 验 条件 如表 ２所列 。
表 １ 正 弦对数 扫频试 验条件
垂 直 安 装 面 方 向 平 行 安 装 面 方 向
整个 模 型 网格 数 量 大 概在 １ ０万 左 右 ， 对 于 应 力
从 表 ３和 图 ５结 合 模 态 振 型 分 析 ， 我 们 可 以发 现， 由于该 设备 中具 有 比较 多 的子 装 配体 （ 印 制板 ） ， 同时 子装 配体 由于部 分结 构相 似 ， 因此计 算得 到 的 固 有频率 点靠 的 比较 近 。一 般情 况下 ， 局部 模态 并不 能
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机械研究与应用 ・ ２ ０ １ ３ 年 第６ 期（ 第２ ６ 卷， 总 第１ ２ ８ 期）
３ ． ３ 有 限元 结果分 析 ３ ． ３ ． １ 固有频 率分 析
应用与试验
由上所知， 整个装 配体具有下列特点 ： ①部件 比 较多 ， 但是 连 接形式 固定 ， 均 可 以看成 是用 螺钉 连 接 ， 频率 （ Ｈ ｚ ）
量级 （ ｏ — Ｐ ）
频率（ Ｈ ｚ ）
量级（ ｏ — Ｐ ）
３ ． ３ ． ２ 正弦振 动 分析
从模 态分 析结 果看 ， 处 理 机 固有 频 率 远高 于 １ ０ ０ Ｈｚ ， 在试 验频 段 没有 共 振 响应 。频 率 为 １ ０ ０ Ｈ ｚ时应
均， 进 一步 分析 可 以知道 ， 尺寸 小 的印制板 应力 小 ， 而 尺寸 大 的印制板 受 力 情况 要 差 一 些 ， 应力值也大， 因
图 ４ 随机振动频谱 图
此 以后 设计 印制 板 时要尽 量减 小 印制板 的尺 寸 ， 改善 印制板 的受 力状 况 。此 外 还 可 以知道 相 似 结 构 的模
７ ． ５ ＭＰ ａ ， 由仿真 结果 可 以看 出整 个 设 备 的结 构 比较
ｌ ２ ｄ Ｂ／ ｏ ｃ ｔ １ ６． １ ｇ
总均 方 根 加 速 度
合理 ， 能够 有效 的改 善 印制板 的受 力情 况 。
从结果 还能看出， 几 块 印制 板 的 应 力 分 布 不 平
真实的反映一个结构的整体 刚强度特性。同时从结 果 来看 ， 整个 设备 刚性 较好 ， 固有 频率 点频 率较 高 。
关注 的部 位 ， 比如 印 制板 等 采 用 网格 加 密 ， 使 结 果 更 加准 确 。 材料 性 能参 数 ： 铜： 屈 服 强度 ６ ０ Ｍ Ｐ ａ ， ｅ ＝１ ２ ８ Ｇ Ｐ ａ ， 密度 ８ ． ９ Ｅ ３ ， 泊松 比： ０ ． ３ ； Ｆ Ｒ ４：抗 拉 强 度 ９ ６ ． ５
声， 需从 引起 噪声 的 径 向 电磁 力 波 的幅值 着 手 ， 因此
必须保证定子 一 转子 间的气 隙的均匀性。除了保证 气 隙更加 均 匀 外 ， 还 可 通 过 控 制 加 工 精 度 及 形 位 公
差， 以求从 工 艺方 面减少 噪声 。 承传 递给 发 电机部 件 的 ３ ６阶次交 变 电磁激 振力 。
Ｍ Ｐ ａ ， ｅ ＝ ２ １ Ｇ ｐ ａ ， 密度 ｌ ８ ０ ０ ， 泊松 比： ０ ． ２ ； 铝 Ｌ Ｆ ５ ： 屈
图 ５ 设备固有频率仿真结果
服 强度 １ ４ ０ Ｍ Ｐ ａ ， Ｅ＝７ ０ ． ６ Ｇ Ｐ ａ ， 密度 ２ ７ ０ ０， 泊松 比：
０ ． ３ ； 钢： 屈服 强度 ２ ０ ０ ＭＰ ａ ， Ｅ＝ ２ １ ０ Ｇ Ｐ ａ ， 密度 ７ ８ ５ ０ ，
平行安装面方向 频率（ Ｈｚ ）
１ ０ ～２ ｏ ｏ ２ ０ ０～１ ５ ０ ｏ １ ５ ０ ０ ～２ ０ ０ ０
力 最大 ， 仿真 结果 如 图 ６所示 。
量级（ ｏ — Ｐ ）
＋ ６ ｄ Ｂ／ ｏ ｃ ｔ ０． １ ６ ｇ ２ ／ Ｈｚ
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最 大应力 值 ： 从图 ６ 、 ７可 以看 出 ， 盒 体 上 的最 大 应力 出 现在模 块之 间连 接点 附 近也 就 是 有 限元 模 型 中结 点耦 合 的 附近 ， 而 其余 位 置 的应 力值 都 不 是 很 大， 最 大值 为 １ ７ Ｍ Ｐ ａ 。我们 最 关 注 的印 制 板上 的最 大应 力 出现在 印制 板 固定孔 附 近 ， 但是数值较小 ， 为
由于比较关注模 型的整体动力学特性和印制板 的局部 动力 学特 性 ， 因此 根 据 实 际模 型 的特 点 ， 做 了 以下简化 ： ①印制板采用多层板单元建模 ， 印制板上 元器件安装产生的附加结构刚度不予考虑 ， 同时印制 板上的安装器件按照均布质量考虑 ； ②忽略实际模型 中对 于 整体 印动 力学 特性 影 响不 大 的孔 、 槽等结构 ， 比如螺钉孑 Ｌ 等； ③螺钉和螺杆连接简化为有限元模型 中结点之间的 自由度耦合 ； ④模块盒上方的插座采用 集 中质量 建模 。