开伞器外壳零件的模态分析

    一 前言
   
    根据要求，QKS-17自动开伞器的振动强度要求为:在开伞器上锁状态下，将之固定于振动台上，振动台在频率20-30011z范围内加速度不大于5g振幅不大于1mm的参数下对开伞器施加激励开伞器做工作试验1小时，耐久试验3小时，各轴向分别做一次试验后开伞器的性能不受影响其主要目的，是要使开伞器经受严格的抗振考核，为弹射救生座椅的改型提供可靠的产品。具体而言，就是要使开伞器的薄弱环节与振动台的激励源之间尽量避开共振区。而开伞器的外壳零件是整个产品的安装基准，形状复杂，加工精度要求高而且为典型的薄壳零件，是开伞器产品的薄弱环节之一。对它进行有限元频谱分析，对提高产品的质量有着重要的指导意义。目前COSMOS/Works6.0软件包可以进行应力网格划分、FEA和直接松弛法解算、线性结构分析、稳定性分析、频谱分析、热分析、结构热偶合分析、薄壳分析等。
   
    二.分析原理和步骤
   
    有限元方法作为一种专用的数值计算方法，在进行一般场的问题求解时，如应力场、应变场、热场、电磁场等的分析时，大致要经过以下5个步骤:
   
    (1)对实际问题进行分析简化，剔除次要因素，提炼出简练的数学变分方程;
    (2)进行有限元划分，选择合适的元素类型和形状函数，建立有限元子空间;
    (3)对变分方程进行离散化，计算离散方程的单元刚度矩阵和总刚度矩阵;
    (4)有限元方程组的求解;
    (5)对解进行分析，回到实际问题中去。
   
    具体对COSMOS/Works6.0的频谱分析，首先要对研究的项目进行性质定义。由于是进行谱分析，即求解问题的特征值，不需外加各种约束我们对QKS17-2000-01外壳零件进行了两次分析，第一次选择材料2014Alloy，第二次选择2018Alloy两次分析的结果如下:
   
    a)材料特性
   
    零件:QKS17-2000-01外壳(改)
    材料:2014AIloy
    单位:English(1PS)
   

    b)材料特性
    零件:QKS17-2000-01外壳(改)
    材料:2018A110y
    单位:English(IPS)
   

    四.结果分析
   
    由以上分析可见，外壳的最低自然频率为730Hz以上，远高于我们所要求的20-300Hz范围，因此外壳不会在振动台上发生共振现象，我们的设计留有较大的余地。最终的试制结果，还有待进一步的实践检验。