Space equipment is often subjected to mechanical shocks. Some devices like electronics are sensitive to shocks, and they can easily be damaged. To protect these devices, it is important to study shock penetrations in space structures. The Finite Element Method is an effective tool to simulate response to transient excitations. Unlike Statistical Energy Analysis (SEA) which can ensure sufficient accuracy in high frequency range, Finite Element Analysis (FEA) is limited to low frequency range, but has no spatial restrictions. In this thesis, Tuma’s digital filter method and Irvine’s recursive digital method were combined to calculate the Shock Response Spectrum (SRS). FEA models based on a given experimental system, i.e., shock table were used to predict the structural response to Haversine shaped forces. The modal transient structural analysis in ANSYS Workbench was used as the solver. Transient analysis based on modal results neglects material and structural non-linearities, so it uses less memory and computation time. FEA and the Bernoulli beam equation were employed to simulate the shock response of cantilever beams and fixed-pinned beams to validate the FEA models. SRS calculated from FEA results were compared with those from the beam equation results. Almost no difference between Bernoulli beam equation results and FEA results for thin beams reveals that the FEA models were validated. The SRS of two beam models calculated from FEA using solid elements were compared with those using beam elements. The results from two different element types are almost consistent with each other. Response at different positions on the shock table were measured to predict the shock attenuation. The attenuation was described in the way of remaining percentage from shock source, and the curve from FEA simulation roughly agreed with the attenuation rule from the ESTEC database. / Rymdutrustning utsätts ofta för mekaniska stötar, s.k. mekanisk chock. Vissa enheter, som elektronik, är känsliga för stötar och de kan lätt skadas. För att skydda dessa enheter är det viktigt att studera chockdämpningen i rymdstrukturer. Finita elementmetoden är ett effektivt verktyg för att simulera responsen vid transienta excitationer. Till skillnad från statistisk energianalys (SEA) som kan säkerställa tillräcklig noggrannhet i högfrekvensintervall, är finit elementanalys (FEA) begränsad till lågt frekvensområde, men har inga rumsliga begränsningar. I detta examensarbete kombinerades Tumas digitala filtermetod och Irvines rekursiva digitala metod för att beräkna Chockresponsspektrum (SRS). FEA-modeller baserade på ett givet experimentellt system, d.v.s. chockbord, användes för att förutsäga den strukturella responsen på Haversine-formade krafter. Den modala transienta strukturanalysen genomfördes med ANSYS Workbench. Den transienta analysen baserad på modala resultat försummar icke-linjäriteter i material och struktur för att använda mindre minne och förkorta beräkningstiden. FEA och Bernoulli-balkekvationen användes för att simulera chockresponsen av konsolbalkar och balkar med fast inspänning i ena änden och fri uppläggning i den andra änden, för att validera FEA-modellerna. SRS beräknat från FEA-resultaten jämfördes med resultat från balkekvationen. Ingen avgörande skillnad noteras mellan Bernoullis balkekvationsresultat och FEA-resultat för tunna balkar, vilket validerar FEA-modellerna. SRS för två balkmodeller beräknade från FEA med solida element jämfördes med de som använde balkelement. Resultaten från de två olika elementtyperna överensstämmer mycket bra. Responsen vid olika positioner på chockbordet mättes för att förutsäga chockdämpningen. Chockdämpningen beskrivs som kvarvarande procent av responsen vid chockkällan och kurvan från FEA-simulering överensstämde ganska bra med tumregeln för chockdämpning från ESTEC-databasen.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-294549 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Qian, Cheng |
| Publisher | KTH, Hållfasthetslära |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2021:035 |
Page generated in 0.0022 seconds