電磁衛(wèi)星高能粒子探測器機械結構的設計及分析.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域的探索等都具有重要意義。
　　本文對高能粒子探測器進

2、行機械結構設計，并對其結構進行相關的力學性能分析。主要研究內容如下：
　　（1）利用Autodesk Inventor軟件根據高能粒子探測器的工作原理及建造規(guī)范中結構設計的相關要求，結合高能粒子探測器的設計輸入，選擇適當的結構構型完成零部件、連接和整體設計。加工出所有零件并完成高能粒子探測器的組裝，根據實踐過程中發(fā)現的不足，提出改進意見。
　?。?）在ABAQUS中建立高能粒子探測器框架結構的有限元模型，包括模型簡化、網格劃

3、分、模型檢測等，用此模型對高能粒子探測器結構進行模態(tài)分析，初步驗證了其設計的可行性。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構進行模態(tài)試驗，并與模態(tài)分析結果進行對比，驗證了分析結果的有效性及有限元模型的準確性。
　?。?）對高能粒子探測器機械結構在靜態(tài)載荷和動態(tài)載荷下進行了仿真分析。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行靜力分析。同

4、時根據隨機振動試驗的結果，取各個方向振動響應的最大加速度均方根作為等效靜載荷進行靜力分析。根據靜力分析結果對高能粒子探測器進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，從力學角度改進電路板布局。
　?。?）對高能粒子探測器機械結構進行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構滿足要求，探測器可承受鑒定級動態(tài)載荷