周視觀察鏡設備結構減振優(yōu)化設計方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于車載探測器設備設計技術領域，具體地說涉及一種在極端工況下的周 視觀察鏡設備結構減振優(yōu)化設計方法。
【背景技術】
[0002] 車載探測器如周視觀察鏡設備的探測工況惡劣，振動條件復雜，沖擊多，其探測精 度、結構可靠性受工況因素影響大。針對周視觀察鏡設備所主要面臨的振動、沖擊問題，傳 統(tǒng)的方法主要采用增強結構的剛性保證結構剛性化、安裝減振器以減少振動和沖擊對設備 的危害、采用粘彈性阻尼減振材料進行減振等方式來消除振動、沖擊對車載探測器的危害。
[0003] 目前，國外先進視觀察鏡設備較為廣泛地使用了各類減振設計和主被動減振技術 來保證探測器的高性能工作指標。國內(nèi)的視觀察鏡設備通過測繪仿制和自主研發(fā)，具備了 基本的偵測功能。但在視觀察鏡設備性能的保障方面，特別是應用在車載探測器上的周視 觀察鏡設備的結構調(diào)頻減振技術上的研究還很少。
[0004] 當前我國周視觀察鏡設備產(chǎn)品抗振技術研究主要采用結構強度校核方法進行設 計，以樣件試驗進行考核，通過反復的設計一試驗一設計循環(huán)來實現(xiàn)產(chǎn)品抗振性能的達標。 優(yōu)化設計方向不明確，導致新產(chǎn)品研制周期漫長。同時，由于缺乏先進抗振分析技術的應 用，造成產(chǎn)品抗振性能雖然合格，但安全裕度不合理，以至于我國周視觀察鏡設備的探測范 圍和精度等關鍵指標上落后于國外先進水平。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種在極端工況下的周視觀察鏡設備結構減振優(yōu)化設計 方法，在于通過有限元抗振性能分析技術的應用，在設計階段實現(xiàn)探測器設備的動態(tài)性能 預測，減少設計人員以往基于經(jīng)驗而非科學原理設計產(chǎn)品的盲目性，降低樣件試驗考核成 本，明顯縮短研制周期。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是： 一種周視觀察鏡設備結構減振優(yōu)化設計方法，該減振優(yōu)化設計方法的步驟為： 1) 、獲取觀察鏡設備材料參數(shù)與工況參數(shù)，分析計算觀察鏡光軸兩端點允許的最大相 對偏移角度； 2)、運用三維建模軟件建立周視觀察鏡三維模型，并將三維模型導入有限元仿真分析 軟件，生成相應的幾何模型； 3)、建立有限元仿真分析模型，先進行結構模態(tài)分析，提取觀察鏡前30階固有頻率；模 擬觀察鏡設備在振動、沖擊工況下的動態(tài)響應； 4) 、讀取觀察鏡設備有限元分析結果應力最大值部位的應力值與坐標以及觀察鏡光軸 兩端點的位移值與坐標； 5)、針對觀察鏡設備有限元分析模型，在設備安裝面邊界條件上設置不同的阻尼系數(shù)； 重復步驟4,進行不同阻尼系數(shù)條件下的振動、沖擊工況動態(tài)響應仿真分析； 6) 、根據(jù)有限元仿真分析結果，將應力最大值與材料屈服強度作對比；由光軸兩端點位 移與坐標值計算兩端點的相對偏移角度，并與許用最大偏轉角度作對比； 7)、應力最大值低于屈服強度時，按1mm間隔逐漸降低觀察鏡本體結構三維模型中的 箱體壁厚，并在位移最大部位相應設置加強筋； 8)、將修改后的觀察鏡三維模型導入有限元軟件，重復步驟3~5;在光軸偏轉角度不 超過允許值的條件下，將應力最大值最接近材料屈服強度時的阻尼系數(shù)與觀察鏡設備本體 結構模型作為周視觀察鏡設備最優(yōu)減振設計方案。
[0007] 作為對上述技術方案的改進，在步驟1中，所述材料參數(shù)為密度$、彈性模量篇、泊 松比μ;所述工況參數(shù)為沖擊載荷加速度、周期、振動頻率范圍、加速度。
[0008] 作為對上述技術方案的改進，在步驟3中，所述觀察鏡設備在振動、沖擊工況下的 動態(tài)響應包括應力分布結果和位移分布結果。
[0009] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所取得有改進和有益效果是： 本發(fā)明的周視觀察鏡設備結構減振優(yōu)化設計方法，通過有限元抗振性能分析技術的應 用，在設計階段實現(xiàn)周視觀察鏡的動態(tài)性能預測，減少設計人員以往基于經(jīng)驗而非科學原 理設計產(chǎn)品的盲目性，降低樣件試驗考核成本，明顯縮短研制周期。
[0010] 通過結構調(diào)頻減振技術與阻尼減振技術的綜合應用，實現(xiàn)了周視觀察鏡本體結構 的優(yōu)化設計，在保證觀察鏡設備工作性能的基礎上安全裕度更為合理。
[0011]以觀察鏡光軸兩端點在沖擊載荷作用下的相對偏轉角度為約束條件進行設備的 結構優(yōu)化，增強了觀察鏡優(yōu)化方案的合理性，有效保證周視觀察鏡的探測性能。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明的周視觀察鏡設備結構減振優(yōu)化設計方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0013] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明技術作進一步詳細說明。
[0014] 實施例1 : 如圖1所示， 步驟1、獲取觀察鏡設備材料參數(shù)與工況參數(shù)，有限元仿真分析所需參數(shù)如下表1、表 2 ;包括：①材料參數(shù)：密度淨、彈性模量邏、泊松比μ;②工況參數(shù)：沖擊載荷加速度、周期、 振動頻率范圍、加速度。③觀察鏡光軸兩端點允許的最大相對偏移角度為0.or 表1材料參數(shù)
表2工況參數(shù)
步驟2、運用三維建模軟件建立周視觀察鏡三維模型，并將三維模型導入有限元仿真分 析軟件，生成相應的幾何模型。
[0015] 步驟3、建立有限元仿真分析模型，選取光軸兩端點即探測器物鏡中心點C與光路 轉向組件中心點D為觀察點。
[0016] 先進行結構模態(tài)分析。對模型定義其特征模態(tài)分析步，提取觀察鏡前30階固有頻 率，從dat文件查看分析結果： 查看模型質量表： TOTALMASSOFMODEL4.9513365E-03 可知模型總質量為4. 95kg。
[0017] 對系統(tǒng)提取的肖U 5階固有頻率見表3所7K。
[0018] 表3特征系數(shù)表
由表3可知，所提取的系統(tǒng)最低固有頻率為490. 60Hz，固有頻率不在掃頻振動頻率范 圍5Hz~200Hz內(nèi)。
[0019] 然后進行動態(tài)響應分析，模擬觀察鏡設備在振動、沖擊工況下的動態(tài)響應，包括最 大應力分布結果和最大位移分布結果，可見最大等效