Основы моделирования резонатора твердотельного волнового гироскопа
DOI:
https://doi.org/10.22213/2410-9304-2017-3-4-17Ключевые слова:
твердотельный волновой гироскоп, резонатор, математическое моделирование, конечно-элементное моделирование, программа Ansys, модальный анализ, резонансные частоты, точность расчетов, экспериментальные измеренияАннотация
Рассматривается основной элемент твердотельного волнового гироскопа - кварцевый резонатор. Обсуждаются вопросы изучения резонатора твердотельного волнового гироскопа с помощью конечно-элементного моделирования в программе Ansys. Описываются этапы подготовки модели с помощью стандартных средств программы: Engineering Data, Design Modeler, Modal. Приводится простая конструкция резонатора в виде полусферы на ножке. Рассматриваются факторы, влияющие на расчетные значения резонансных частот. Приводятся параметры резонатора, использованные при моделировании. Приводятся основные результаты расчетов: резонансные частоты и соответствующие им моды колебаний. Изучаются вопросы точности расчетов, приводится зависимость расчетных значений от количества элементов в разбиении резонатора на конченые элементы. Точность расчетов оценивается по отклонению частот для мод одной формы - для идеальной осесимметричной оболочки одной частоте соответствует две моды. Приводятся результаты измерений резонансных частот экспериментальных образцов, конструкция которых совпадает с конструкцией модели. Анализируются экспериментальные значения. Сравниваются расчетные и экспериментальные значения, объясняется их различие. Анализируются факторы, влияющие на значение резонансной частоты второй формы колебаний резонатора. Даются оценки точности и адекватности модели, полученной в Ansys.Библиографические ссылки
Самарский А. А., Михайлов А. П. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры. - М. : ФИЗМАТЛИТ, 2005. - 320 с.
Краснощеков П. С., Петров А. А. Принципы построения моделей. - М. : Издательство московского университета, 1983. - 264 с.
Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике / пер. с англ. под ред. Б. Е. Победри. - М. : Мир, 1975. - 541 с.
Журавлев В. Ф., Климов Д. М. Волновой твердотельный гироскоп. - М. : Наука, 1985. - 125 с.
Журавлев В. Ф. Спектральные свойства линейных гироскопических систем // Механика твердого тела. - 2009. - № 2,- С. 3-6.
Лунин Б. С. Физико-химические основы разработки полусферических резонаторов волновых твердотельных гироскопов. - М. : Изд-во МАИ, 2005. - 224 с.
Матвеев В. А., Липатников В. И., Алехин А. В. Проектирование волнового твердотельного гироскопа : учеб. пособие для вузов. - М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1997. -
с.
Матвеев В. В., Распопов В. Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем. - СПб. : Концерн ЦНИИ «Электроприбор», 2009 г. - 208 с.
Стретт Дж. В. Теория звука. - М. : Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1985. - 503 с.
Трутнев Г. А. Шестнадцатиточечная модель твердотельного волнового гироскопа // Вестник Удмуртского университета. - 2011. - № 2. - С. 135-146.
Трутнев Г. А. Модель твердотельного волнового гироскопа в медленных переменных // Вестник Удмуртского университета. - 2015. - Т. 15, № 3. - С. 421-429.
Bryan G. H. On the beats in the vibrations of a revoluing cylinder or bell// Proc. Camb. Phil. Soc. 1890. Vol. 7. - P. 101-111.
Меркурьев И. В. Влияние неравномерности толщены полусферического резонатора на точность ВТГ // Гироскопия и навигация. - 2005. - № 3.
Басараб М. А., Кравченко В. Ф., Матвеев В. А. Математическое моделирование физических процессов в гироскопии : монография. - М. : Радиотехника, 2005. - 176 с.
Вержбицкий В. М. Основы численный методов : учеб. пособие для вузов. - М. : Высш. шк, 2002. - 840 с.
