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第27卷第7期光学精密工程Vol.27No.7

2019年7月OpticsandPrecisionEngineeringJul.2019

文章编号1004-924X(2019)07-1561-08

微尺度力敏器件力学特性及随机响应抑制研究

李林，王晓燕，钟俊，隋杰，刘媾，陈建峰，左富昌

(北京控制工程研究所，北京100190)

摘：针对空间站用光学仪器上微尺度力学敏感器件随机振动响应值过大的问题,对该器件进行微尺度、精细化建模，研

究其力学特性，并对其随机响应采取有效抑制措施。首先，探讨了微尺度模型边界协调和微尺度有限元变分问题，根据

微尺度结构特点，建立4种模型，在整机中进行系统级随机振动仿真分析，研究了4种模型微尺度结构的力学特性％接

着，在分析比较随机加速度响应值、位移响应值与应力响应值的基础上，对力敏器件微尺度建模方法进行了深入讨论%

然后，对力学敏感器件采取了随机响应抑制措施，并进行了仿真分析％最后，对该光学仪器进行了力学试验、热试验和测

试试验％结果表明，该光学仪器功能正常，微尺度结构随机加速度响应RMS值最大降低42.4%，随机应力响应降低均

在20%以上,应力安全裕度均远大于零;仿真与试验加速度响应结果最大相对误差均在10%以内％证明了所提出的微

尺度结构截面四单元建模方法精准、可靠％

关键词：微尺度；精细化建模；随机响应；光学仪器；力敏器件；振动抑制

中图分类号：V423.4文献标识码:Adoi：10.3788/OPE.1561

Studyonmechanicapropertiesandrandomresponsesuppressionof

micro-scalemechanical-sensitivecomponent

LILin,WANGXiao-yan,ZHONGJun,SUIJie,LIUJing,CHENJian-feng,ZUOFu-chang

(BeijingInstituteofControlEngineering,Beijing100190,China)

Correspondingauthor,E-mail:cast_Ulin@163.com

Abst%act：Tosolvetheproblemofexcessiverandomvibrationresponseofamicro-scalemechanical­

sensitivecomponentofanopticalinstrumentforaspacestation$micro-scaleandfinemodelingofthe

componentwasconducted$itsmechanicalpropertieswerestudied$andefectivemeasureswereadopt

edtosuppressitsrandomresponse.First$theboundarycoordinationofthemicro-scalemodelandthe

variationproblemofthemicro-scalefiniteelementwerediscussed.Onthisbasisandaccordingtothe

characteristicsofthemicro-scalestructure$fourmodelswereestablished.Asystem-levelrandomvi

brationsimulationwasperformed$andthecharacteristicsofthefourmicro-scalemodelswerestudied.

Folowinganalysisandcomparisonoftherandomresponse$includingtheacceleration$displacement$

andstress$themi