最新电路箱抗力学环境设计与分析报告.docx
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最新电路箱抗力学环境设计与分析报告
10.TYPE（"10/25/08"）的输出值是________。
【答案】D
*方法3
WHERE实发工资＞=800AND实发工资＜=1000
input"inputthesecondnumber:
"tob
A.设计器B.向导C.生成器D.工具栏
4.1基础知识练习
三、名词解释题（每题2分，共10分）
C.通过视图不能修改原表D.只能给自由表建立视图
B.SELECT产品名称,AVG（单价）FROM产品ORDERBY单价目录
1概述
为保证发射过程中所产生的剧烈振动、冲击及过载不对箱体及其内部电路板等元器件造成破坏，以及保证各块电路板在轨正常工作，必需进行必要的力学分析。
本文根据试验考察的力学试验条件，进行了静力学加速度、模态分析及正弦频率响应分析。
2引用文件
1、《可靠性和环境试验规范》航天八院
3设计要求
3.1仿真输入条件
3.1.1正弦振动
考察箱体在0~YYYHz的频率响应点：
表3.1正弦振动输入条件
扫描速度
振动方向
振动频率
振动加速度
2oct/min
X，Y
5-YYHz
10.35mm
YY-MMMHz
6g
Z
5-Hz
11.18mm
YY-MMMHz
7.5g
3.1.2随机振动
考察箱体的抗随机振动能力。
表3.2随机振动输入条件
鉴定级
频率范围（Hz）
加速度功率
谱密度
总均方根
加速度（grms）
试验时间
振动方向
20～100
＋3dB/oct
12.82
2min
X、Y、Z
三轴向
100～600
0.2g2/Hz
600～2000
－9dB/oct
3.2抗力学设计要求
电控箱共有四个耳片，通过四个M5的螺钉够定在卫星侧板上。
XXXX盒内有电源板两块（125mm*96mm），驱动板一块（207mm*196mm），单片机板两块（207mm*196mm）,大底板一块（200mm*208mm）,测控板三块（207mm*196mm）。
机箱内部大于15g的元器件具体图下表。
表3.3质量大于15g的元器件
用于单机
器件型号
安装位置
数量
质量（g）
材料
安装方式
XXXX
DVMH28F
侧板
2
30
金属封装
用螺栓固定在铝板上，通过器件引脚引出导线并焊接到DCDC板上
DVHF2812DF
侧板
2
30
金属封装
用螺栓固定在铝板上，通过器件引脚引出导线并焊接到DCDC板上
DVHF2805SF
侧板
2
30
金属封装
用螺栓固定在铝板上，通过器件引脚引出导线并焊接到DCDC板上
DVHF2815SF
侧板
2
30
金属封装
用螺栓固定在铝板上，通过器件引脚引出导线并焊接到DCDC板上
SG117K
侧板
3
20
金属封装
通过器件引脚引出导线并焊接到Power板上，并通过螺栓固定
4抗力学环境设计
4.1抗力学环境设计原则
抗力学环境设计主要是针对卫星发射升空过程中抗剧烈的冲击、振动、超重以及在轨工作失重状态下，合理设计结构确保设备安全可靠的到达指定工作轨道并正常工作。
遵循的设计原则主要是：
箱体的整体刚度达到设计要求，侧壁板及散热板选择恰当的厚度；具有适当余度的安装固定点；在箱体构型上结合利用空间最大化的原则设计；机械结构件之间连接的螺钉强度足够；
电路箱的构型有：
独立式、插拔式等多种。
独立式是每一块或两块电路板做成一个XXXX盒，每个XXXX盒独立安装。
优点是调试方便，缺点是如需电路板多，则单机数量较多。
插拔式也适用于多块电路板，每块电路板先固定在独立的压条上组成电路板组件后，然后插入到箱体内的大底板的内部接插件上，这种形式又可分为两种子形式，一种对外接插件放在压条上，一种对外接插件放在大底板一侧的箱体面板上。
这种形式便于各单板之间的数据交流，缺点是电路板两侧开放不利于力学性能。
4.2主结构设计
XXX依据电路板之间信号传输路径最优化、结构空间利用最大化、单板调试便利等要求，箱体构型选择了插拔式。
XXXX盒结构如图4.1所示。
图4.1XXXX盒结构
4.3结构与星上结构件的连接设计
XXX与卫星上有四个安装点连接，孔为Φ6.5±0.1。
安装脚为G类耳片，连接面及底角如下图所示：
图4.2XXXX盒安装面
5设计验证
对系统进行力学分析，采用与实际结构相一致的有限元模型，通过对系统进行静力学、正弦和随机条件的分析，可以掌握系统各阶段主要模态的特性，了解系统的各阶振型，及时发现结构设计的薄弱之处，验证系统的抗振性能和结构设计的可靠性。
采用实体建模后导入Ansys软件进行网格划分和力学分析。
为提高计算效率，实体建模时，对不影响精度的倒角和安装孔等细节部分简化处理。
整个模型共划分409832个网格节点，84070个单元。
图5-1为XXXX盒电单机系统的网格划分情况。
图5-1XXXX盒网格划分情况
模型中用到的材料属性见表5-1
表5-1计算过程中用到的材料属性值
零件名称
材料
密度（kg/m3）
杨式摸量（MPa）
箱体
LY12
2700
71000
印刷线路板
FR-4
2080
19700
在计算过程中采用的坐标系与线路箱本身的坐标系不一致，坐标对应关系如表5-2所示
表5-2XXXX盒坐标与软件坐标对应关系
XXXX盒
软件
坐标
X
X
Y
Z
Z
Y
5.1模态分析及正弦频率响应分析
5.1.1XXXX盒模态分析及正弦频率响应分析
表5-3示出了系统结构分析结果的前十阶固有频率，一阶固有频率为145.12Hz，出现在X7线路板（主体测温板1）上，表现为板子中央部分的弯曲；二阶频率为150.36Hz，出现在X9线路板（主体测控板3）上，表现为板子中央部位的弯曲；三阶频率为161.42Hz，出现在X8线路板（主体测温板2）上，表现为板子中央部位的弯曲。
前三阶对应的振形图如图5-2至图5-4所示。
分析结果表明，系统基频大于要求的100Hz。
表5-3系统前10阶模态频率分布
频率阶数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
频率（Hz）
145.12
150.36
161.42
177.87
179.18
227.14
228.63
234.98
237.88
238.9
6
图5-2XXXX盒一阶振形图
图5-3XXXX盒二阶振形图
图5-4XXXX盒三阶振形图
5.1.2正弦响应分析
根据计算结果，XXXX盒最薄弱振动方向为X向正弦振动，最大应力和变形均出现在X向，最大应力为5.3MPa，发生在左电源板的螺钉固定处；最大变形为0.25mm，发生在X7线路板上。
分析结果表明，XXXX盒在正弦振动条件下结构设计合理。
图5-5XXXX盒X向正弦振动时的应力云图
图5-6XXXX盒X向正弦振动时的形变云图
5.1.3随机响应分析
在随机响应分析中，XXXX盒X向受到最大的应力为73.7MPa，发生在XXXX盒前面板1上，由于前面板上有上下两个配重块来模拟安装在上面的DC电源模块重量，可能会引起应力过大，实际结果会更小；
Y向受到的最大应力为19.2MPa，发生在XXXX盒底板的固定柱上；
Z向受到的最大应力为75.3MPa，发生在XXXX盒的安装脚上。
图5-7XXXX盒X向随机振动时的应力云图
图5-7XXXX盒Z向随机振动时的应力云图
6设计结果分析及结论
力学分析结果表明：
1.XXXX的基频大于100Hz，满足设计要求；
2.静力学分析，XXXX盒在三个轴向均安全，应力值均远小于材料的许用应力；
3.正弦和随机响应分析结果表明，系统中的最大应力值均小于材料的许用应力；
综上，XXXX符合设计要求。
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