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申请/专利权人：北京理工大学

摘要：本发明提供了一种针对半球谐振子的结构参数优化方法及装置，涉及航天惯性技术领域，该结构参数优化方法针对每一结构参数及每一加工误差，确定振动频率以及热弹性阻尼；进而确定出工作频率以及与工作频率相邻的干扰模态频率；计算频率裂解，以及工作频率与干扰模态频率间的最小频差；确定出第一影响规律和第二影响规律，在保证热弹性阻尼和最小频差均处于最大化的情况下，确定半球谐振子优化后的目标结构参数；以及，在保证频率裂解最小化、且热弹性阻尼和最小频差均处于最大化的情况下，确定半球谐振子目标结构参数对应优化后的加工误差，作为标准误差。本发明能够提高半球谐振子的使用性能，满足航天技术领域对半球谐振陀螺高精度的性能要求。

主权项：1.一种针对半球谐振子的结构参数优化方法，其特征在于，所述半球谐振子在真空封装条件下工作，该结构参数优化方法包括：针对已构建的半球谐振子每一结构参数以及每一加工误差，确定在该结构参数对应不同结构尺寸且该加工误差对应误差变化的情况下，对所述半球谐振子模型进行有限元优化计算得到的半球谐振子在多阶模态下的振动频率以及工作模态对应的热弹性阻尼；从所述多阶模态下的振动频率中确定出工作频率以及与所述工作频率相邻的干扰模态频率；计算所述工作频率间的频率差值得到频率裂解，以及，计算所述工作频率与所述干扰模态频率间的最小频差；对所述最小频差和所述频率裂解进行分析，确定出各结构参数各自对应的不同结构尺寸对所述热弹性阻尼与所述最小频差的第一影响规律，以及各加工误差各自对应的误差变化对所述频率裂解、所述热弹性阻尼和所述最小频差的第二影响规律；以所述第一影响规律为依据，在保证所述热弹性阻尼和所述最小频差均处于最大化的情况下，确定所述半球谐振子优化后的目标结构参数；以及，以所述第二影响规律为依据，在保证所述频率裂解最小化、且所述热弹性阻尼和所述最小频差均处于最大化的情况下，确定所述半球谐振子目标结构参数对应优化后的加工误差，以作为标准误差；所述对所述半球谐振子模型进行有限元优化计算得到的半球谐振子在多阶模态下的振动频率以及工作模态对应的热弹性阻尼，包括：获得已构建的带有振动与热弹性阻尼的半球谐振子；赋予所述半球谐振子的材料属性；将所述半球谐振子的夹持端与固定端设置为固定约束，以指定网格细化参数的自由四面体网格对所述半球谐振子进行网格划分；对网格划分后的半球谐振子设置各结构参数各自对应的不同结构尺寸以及不同加工误差各自对应的误差变化；在该结构参数对应不同结构尺寸且不同加工误差对应误差变化的情况下，对所述半球谐振子模型进行有限元优化计算得到半球谐振子在多阶模态下的振动频率以及工作模态对应的热弹性阻尼；所述计算所述工作频率间的频率差值得到频率裂解，包括：按照如下第一表达式计算所述工作频率间的频率差值得到频率裂解；所述第一表达式为：Δw＝|w2-w1|；其中，Δw为频率裂解，w1为所述半球谐振子处于工作模态下最小的工作频率，w2为所述半球谐振子处于工作模态下与w1相邻的工作频率；所述计算所述工作频率与所述干扰模态频率间的最小频差，包括：按照如下第二表达式计算所述工作频率与所述干扰模态频率间的最小频差；所述第二表达式为：其中，Δfmin为最小频差，wz为工作频率左邻振动模态频率，wy为工作频率右邻振动模态频率。

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