Диссертация (1026019)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Московский государственный технический университет имениН.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)На правах рукописиКозубняк Светлана АркадьевнаРазработка методов расчёта расщепления спектра частот неидеальногоупругого чувствительного элемента волнового твердотельного гироскопа01.02.06 – Динамика, прочность машин, приборов и аппаратурыДиссертация на соискание учёной степеникандидата технических наукНаучный руководитель:член-корреспондент РАН,доктор технических наук, профессорНарайкин Олег СтепановичМосква – 20172ОГЛАВЛЕНИЕСтр.Введение………………………………………………………………………..Глава1.Современноеоболочечныхсостояниечувствительныхпроблемыэлементовточностиволновых5работытвердотельныхгироскопов и основные задачи, рассматриваемые в работе………………...141.1. Применение волновых твердотельных гироскопов. Режимыработы их чувствительных элементов в условиях эксплуатации....141.2. Современные требования к точности работы оболочечныхчувствительныхэлементовволновыхтвердотельныхгироскопов……………………………………………………………231.3.

Обзор и анализ исследований в области точности работы инадёжности оболочечных чувствительных элементов волновыхтвердотельных гироскопов………………………………………….281.4. Цели работы………………………………………………………….371.5. Основные задачи, рассматриваемые в работе……………………...371.6. Выводы по Главе 1……………………………………………...........38Глава 2. Математическая модель неидеального оболочечного упругогочувствительного элемента волнового твердотельного гироскопа………….402.1.

Асимптотический подход к вычислению расщепления частот…...402.1.1. Основные исходные положения……………………………..402.1.2. Расщепление собственных значений системыобыкновенных дифференциальных уравнений в задачахдинамики………………………………………………………422.2. Возмущённый матричный оператор тонкостенной оболочки смалыми отклонениями формы срединной поверхности от осевойсимметрии…………………………………………………………….472.2.1. Некоторые особенности структуры системы уравнений,описывающих колебания оболочки с малымиотклонениями от осевой симметрии…………………………473Стр.2.2.2.

Потенциальная энергия деформации и кинетическаяэнергия оболочки……………………………………………...2.2.3. Геометрия возмущённой поверхности…………………...…48542.2.4. Функционал Гамильтона неидеальной оболочки иуравнения движения оболочки……………………………….572.3. Возмущённый матричный оператор тонкостенной оболочки вслучае малых неосесимметричных возмущений толщины……….602.4. Верификация динамической модели неидеального оболочечногоупругого чувствительного элемента волнового твердотельногогироскопа……………………………………………………………..612.4.2. Кольцевая модель волнового твердотельного гироскопа….612.4.3.

Некруговой цилиндр с граничными условиями Навье…….702.5. Алгоритм расчёта расщепления частот свободных колебанийнеидеального оболочечного чувствительного элемента волновоготвердотельного гироскопа, имеющего случайные отклоненияпараметров геометрии и случайный разброс характеристикматериала……………………………...………………………………742.6.

Выводы по Главе 2…………………………………………………...83Глава 3. Анализ влияния основных конструктивных параметровоболочечных чувствительных элементов на расщепление их частот……...853.1. Спектр частот оболочечных упругих чувствительных элементовс малыми отклонениями формы срединной поверхности отосевой симметрии…………………………………………………….863.2. Влияние на спектр частот оболочечных упругих чувствительныхэлементов малой неосесимметричной разнотолщинности…......…893.3.

Влияние технологического разброса характеристик материала навеличину расщепления частот……………………………………....3.4. Вероятностные характеристики частот свободных колебанийупругихчувствительныхэлементовсослучайными984Стр.отклонениями параметров геометрии.………...................................1003.5. Методика проектирования упругого чувствительного элементаволнового твердотельного гироскопа с учётом технологическихразбросов параметров их геометрии.…………………………….....1033.6. Выводы по Главе 3…………………………………………………...109Глава4.Экспериментальноеисследованиерасщеплениячастотрезонаторов волновых твердотельных гироскопов………………………….1114.1.

Цель и задачи экспериментального исследования…………………1114.2. Методикарасщепленияпроведениячастотэкспериментачувствительногопоопределениюэлементаволновоготвердотельного гироскопа…………………………………………...1124.3. Сравнение результатов расчётов с данными экспериментов……...1144.4. Выводы по Главе 4...……………………………………………...….116Заключение. Общие выводы по работе………………………………………117Список литературы…………………………………………………………….120Перечень сокращений и условных обозначений…………………………….135Приложение…………………………………………………………………….1385ВВЕДЕНИЕПрогресс техники, в первую очередь, всё большая автоматизация иинтеллектуализация технических систем, их усложнение при одновременномростетребованийкнадёжностиибезопасностифункционированияобусловливают постоянное увеличение насыщенности технических объектовразнообразнымиНепрерывноеинформационно-измерительнымисовершенствованиевычислительнойсистемамитехники(ИИС).формируетблагоприятные условия для создания всё более совершенных и точных ИИС,способных удовлетворить постоянно растущие потребности науки и техники.Важнейшимиэлементамилюбойинформационно-измерительнойсистемы являются первичные датчики или измерительные преобразователи(ИП), которые непосредственно воспринимают измеряемую величину ивырабатывают сигнал измерительной информации.При современном уровне развития электроники именно качествопервичныхИПопределяетэффективностьлюбойинформационно-измерительной системы.Среди всего многообразия измерительных преобразователей одно изглавных мест принадлежит датчикам механических величин: перемещения,скорости, ускорения, силы, давления и т.д.

Они являются неотъемлемой частьюпрактическивсехнавигационныхсистем,применяемыхнаобъектах,действующих в различных условиях – от подводных лодок до космическихаппаратов. Без использования датчиков механических величин невозможнорешениезадачтехническойдиагностики,идентификации,управленияпроизводственными процессами.Основным функциональным узлом измерительного преобразователя,служащим для непосредственного восприятия измеряемой механическойвеличины – входного сигнала, и её преобразования в другую физическуювеличину – выходной сигнал, является чувствительный элемент, от качества6которого в решающей степени зависят точность и надёжность прибора.В датчиках механических величин наиболее широко применяются упругиечувствительные элементы: пружины, струны, пластинки, цилиндрические исферические оболочки, плоские и гофрированные мембраны, сильфоны и т.п.Одним из наиболее перспективных классов датчиков механическихвеличин, прежде всего, для инерциальной навигации, являются волновыетвердотельные гироскопы (ВТГ).Интерес к ВТГ вызван уникальным сочетанием ряда его свойств:небольшие габаритные размеры и масса, высокий ресурс, низкое времяготовности, устойчивость к кратковременным отключениям электропитания,малое энергопотребление, низкие требования к обслуживанию благодаряотсутствию вращающихся частей и т.д., а также оптимальным соотношениемцены и точности получаемой информации.В качестве упругого чувствительного элемента (УЧЭ) волновоготвердотельногогироскопачащевсегоиспользуетсятонкостеннаяполусферическая оболочка, жёстко соединенная в вершине с основанием.Принцип действия этих датчиков основан на явлении прецессии стоячихупругих волн: при вращении оболочки, колеблющейся по одной изсобственных форм, картина стоячих волн поворачивается относительно неё снекоторой угловой скоростью, зависящей от скорости вращения резонатора.СфераиспользованияВТГчрезвычайноширока–бортовыенавигационные системы (космические, авиационные, судовые), системыбезопасности наземных транспортных средств, информационно-измерительныекомплексы для диагностики сложных технологических и энергетическихустановок (нефтегазовая промышленность и добыча полезных ископаемых),робототехнические системы различного назначения, медицинская техника,бытовая техника и электроника и т.д.Таким образом, упругие чувствительные элементы типа оболочеквращения,выполняяважнейшиефункциипервичныхизмерительных7преобразователейВТГ,определяютточностьмногихответственныхинформационно-измерительных и управляющих систем.Говоря о точности того или иного объекта, необходимо, прежде всего,установить критерии оценки этой характеристики – критерии качества объекта.Очевидно, что указанные критерии определяются, в первую очередь,функциональным назначением объекта и характером возмущающих фактороввнешней среды, действующих на него в условиях эксплуатации.

Отсюдаследует, что критерии качества упругих чувствительных элементов первичныхдатчиков механических величин должны устанавливаться в зависимости отхарактера измеряемой величины и типа внешних возмущающих воздействий.Входнойдинамическим,сигнал,воспринимаемыйпоэтомупроблемарезонаторомповышенияВТГ,качестваВТГявляетсядолжнарассматриваться как проблема разработки и создания оболочечных упругихчувствительных элементов, имеющих заданные значения характеристикточности в динамических режимах работы – характеристик динамическойточности.Следует заметить, что понятие точности (динамической точности) имеетпрактический смысл только применительно к тем или иным конкретнымусловиям эксплуатации. То есть, по существу, задача обеспечения требуемогоуровнядинамическойточностиэквивалентназадачеобеспеченияметрологической надёжности, которая определяется как способность элементасохранять требуемый уровень точности в данных условиях эксплуатации.При этом необходимо иметь в виду, что характеристики динамическойточности существенно зависят от конструктивных параметров, прежде всего,параметров геометрии и материала резонатора.У нас в стране и за рубежом непрерывно ведётся работа посовершенствованиютехнологииизготовленияупругихчувствительныхэлементов с целью повышения их точности и надежности.

Однако ни одна изсуществующих технологий не может обеспечить идеальные (номинальные),точно соответствующие проектным, параметры геометрии и материала УЧЭ.8Поэтому решение задачи проектирования и создания УЧЭ с заданнымихарактеристиками динамической точности требует глубокого теоретическогоанализа динамики тонкостенных оболочек, характеристики материала которыхимеют разброс относительно номинальных значений, а параметры геометрии –отклонения от идеальных, в первую очередь, неосесимметричные, т.е.зависящие от окружной координаты.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации