電磁衛(wèi)星高能粒子探測器機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計及分析.pdf

1、地震電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星是為探索地震前兆信息及空間環(huán)境監(jiān)測預(yù)報而建立的試驗平臺，主要監(jiān)測全球空間電磁場、電磁波、電離層等離子、高能粒子等物理量。高能粒子探測器（HEPD）是電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星的有效載荷之一，功能是實現(xiàn)對高能帶電粒子的入射方向和能量的測量，配合空間電磁測量，尋找空間高能粒子通量變化與地震引起的電磁輻射的可能關(guān)聯(lián)。高能帶電粒子探測器的研制對于地震前兆研究以及其他空間未知領(lǐng)域的探索等都具有重要意義。
　　本文對高能粒子探測器進(jìn)

2、行機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)的力學(xué)性能分析。主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）利用Autodesk Inventor軟件根據(jù)高能粒子探測器的工作原理及建造規(guī)范中結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)要求，結(jié)合高能粒子探測器的設(shè)計輸入，選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)構(gòu)型完成零部件、連接和整體設(shè)計。加工出所有零件并完成高能粒子探測器的組裝，根據(jù)實踐過程中發(fā)現(xiàn)的不足，提出改進(jìn)意見。
　?。?）在ABAQUS中建立高能粒子探測器框架結(jié)構(gòu)的有限元模型，包括模型簡化、網(wǎng)格劃

3、分、模型檢測等，用此模型對高能粒子探測器結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析，初步驗證了其設(shè)計的可行性。利用OROS動態(tài)信號分析儀及N-Modal模態(tài)分析軟件對高能粒子探測器結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)試驗，并與模態(tài)分析結(jié)果進(jìn)行對比，驗證了分析結(jié)果的有效性及有限元模型的準(zhǔn)確性。
　　（3）對高能粒子探測器機械結(jié)構(gòu)在靜態(tài)載荷和動態(tài)載荷下進(jìn)行了仿真分析。其中在靜力分析中綜合考慮加速度載荷、正弦振動和隨機振動的試驗條件，取其中最大等效靜載荷對高能粒子探測器進(jìn)行靜力分析。同

4、時根據(jù)隨機振動試驗的結(jié)果，取各個方向振動響應(yīng)的最大加速度均方根作為等效靜載荷進(jìn)行靜力分析。根據(jù)靜力分析結(jié)果對高能粒子探測器進(jìn)行剛度校核和強度校核，并對高能粒子探測器電路板的彎曲極限進(jìn)行校核。通過ABAQUS分析電路板上主要元器件在隨機振動載荷作用下的響應(yīng)，從力學(xué)角度改進(jìn)電路板布局。
　?。?）對高能粒子探測器機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行X、Y、Z三個方向鑒定級正弦和隨機振動環(huán)境試驗，試驗表明高能粒子探測器的結(jié)構(gòu)滿足要求，探測器可承受鑒定級動態(tài)載荷