基于ANSYS的石英挠性加速度计加速稳定试验振动剖面设计

bb20920d · 发表于 2022-4-22 15:46:01

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石英挠性加速度计是平台式惯性导航系统的核心器件之一，主要完成载体在飞行或行使时加速度的测量，它相对传统的加速度计具有结构简单、体积小、重量轻、精度高、适应性强、成本低、应用范围广、可承受恶劣环境条件等特点，在航空航天、交通运输等众多领域有着广泛的应用前景。但是新生产的石英挠性加速度计由于内部结构存在焊接残余应力导致参数并不稳定，为了使参数稳定，传统的自然时效方法需要的时间很长，会影响加速度计在惯性导航系统上的装配，延误惯性导航系统的交付期。研究利用振动加速稳定试验提高加速度计稳定性的机理，给出加速稳定振动试验剖面的设计方法。论文研究工作主要包括以下内容：(1) 石英挠性加速度计参数不稳定机理分析。利用FMMEA的思想，从石英挠性加速度计的材料、零部件加工工艺、装配工艺等方面分析了造成贮存过程参数漂移的原因。结果表明，加速度计内部焊接过程产生的残余应力的缓慢释放是加速度计在振动环境下发生参数漂移的主要原因。(2) 激光焊接过程有限元仿真。为了获得焊接后的残余应力，利用有限元热结构耦合方法仿真了焊接工艺过程。仿真结果表明：焊接过程完成后若不对焊接部位进行有效的消除残余应力的措施，则残余应力会保留在焊接部位。(3) 振动参数对焊接残余应力影响分析。通过模态分析，获得了加速度计焊接部位的各阶谐振频率。通过时域瞬态分析，得到了振动频率、振幅和时间对消除残余应力的影响。结果表明：振动频率为1阶谐振频率时，残余应力的消除程度最高，振动频率的改变，对消除残余应力的程度影响最大；其次，振幅对残余应力的消除也有较大作用，但振幅过大会影响残余应力的消除；相比频率和振幅，振动时间的影响最小。(4) 振动加速稳定试验剖面生成方法研究。根据各振动参数对残余应力的不同影响选择3因素3水平设计正交试验并对每组试验进行仿真分析，结合仿真结果完成正交表。分析表明：按照对消除残余应力的影响进行主次因素排序，顺序为频率、振幅、振动时间，选取的最优剖面频率为28036HZ，振幅大小8*10-6m，振动时间为250周期。

基于ANSYS的石英挠性加速度计加速稳定试验振动剖面设计

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