Определение уровня вибраций рефлектора при акустическом воздействии с использованием Ansys

О проекте

  • Определение уровня вибраций рефлектора при акустическом воздействии с использованием Ansys
  • АО «ИСС» имени академика М.Ф. Решетнева»
  • Аэрокосмос
  • 2016 год

Определение уровня вибраций рефлектора при акустическом воздействии с использованием Ansys

АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва» — ведущее предприятие космической промышленности России, российский разработчик и производитель спутников связи, телевещания, навигации и геодезии. Примерно 2/3 спутников, входящих в орбитальную группировку России, являются продукцией предприятия. Оно входит в госкорпорацию «Роскосмос», является дочерним предприятием АО «ОРКК».

По заказу АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва» специалистами компании «МЦД» был проведен анализ уровня вибраций от акустического воздействия на рефлектор антенны методом конечных элементов в среде Ansys Workbench.

Акустическая нагрузка – одна из наиболее актуальных нагрузок при проектировании спутниковых систем. Этот вид нагрузки становится расчетным для конструкций с большими поверхностями, как в случае с большими антенными рефлекторами.

Компьютерное моделирование является важным инструментом при создании таких систем, так как экспериментальная отработка требует больших временных и материальных затрат. Одним из направлений компьютерного моделирования служит гармонический анализ, который позволяет убедиться в том, что конструкция способна выдерживать синусоидальные нагрузки при различных частотах.

В рамках данного исследования перед инженерами была поставлена задача выработки подхода для определения уровня вибраций рефлектора при приложении внешней акустической нагрузки на его поверхность.

Полный расчет состоял из двух этапов. В первом этапе, с целью получения собственных частот рефлектора проводился модальный анализ. Во втором этапе рассматривался отклик конструкции (график ускорение-частота) на приложение внешней акустической нагрузки.

Для демонстрации подхода к расчету был выбран типичный объект, для которого подтверждается стойкость к акустическому воздействию – рефлектор однозеркальной антенны космического аппарата.
Конструкция рефлектора включает углепластиковую раму и установленную на ней параболическую сэндвич-оболочку, формирующую отражающую поверхность. При испытаниях (и расчете) рефлектор был свободно подвешен в четырех точках.

Геометрическая модель рефлектора с подвесами
Рис. 1. Геометрическая модель рефлектора с подвесами

Виброакустический расчет проводился в диапазоне частот от 20 до 700 Гц. В качестве акустической среды выступал воздух при стандартных атмосферных условиях. Постоянный коэффициент относительного демпфирования принимался равным 2%. Для учета взаимодействия между твердым телом и акустической средой устанавливались поверхности FSI. В качестве нагрузки на рефлектор была приложена акустическая скорость. В результате были получены амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) по осям X, Y и Z.

Перед проведением верификации расчета выбирался узел, близко расположенный к установленному датчику RA11. Полученные значения виброускорений математически преобразовывались путем деления на величину 9,81 м⁄с^2 , затем вычислялась спектральная плотность.

Расположение датчиков на поверхности рефлектора
Рис. 2. Расположение датчиков на поверхности рефлектора

Сопоставление расчетных и экспериментальных данных показало достаточно хорошую корреляцию. Таким образом, специалистами «МЦД» был сделан вывод о том, что разработанный подход к виброакустическому анализу в среде Workbench позволяет получать достоверные результаты и может быть использован для проектировочных прочностных расчетов конструкции космических аппаратов. Также полученные результаты позволяют проводить оценку влияния конструктивных особенностей рефлектора на динамический отклик.

Есть подобная задача? Звони!

Позвоните нам

+7 (495) 644-06-08

Напишите нам

info@digitaltwin.ru

Часы работы

Пн-Пт 9:00 – 18:00

Другие проекты

Отправить сообщение

    Свяжитесь с нами

    Позвоните нам

    +7 (495) 644-06-08

    Напишите нам

    info@digitaltwin.ru

    Часы работы

    Пн-Пт 9:00 – 18:00