杨瑞峰，刘志凯，郭晨霞，张　鹏

（1.中北大学仪器与电子学院，山西 太原 030051；2.中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西 太原 030051）

负载模拟器弹性杆的结构优化与有限元分析

杨瑞峰1，2，刘志凯1，2，郭晨霞1，2，张鹏1，2

（1.中北大学仪器与电子学院，山西 太原 030051；2.中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西 太原 030051）

为提高电动负载模拟器中弹性杆的性能，对其进行结构优化与有限元分析。根据扭转强度条件，确定弹性杆的最小直径；根据电动负载模拟器的加载梯度，对弹性杆的长度进行优化设计；以减小弹性杆所受应力为原则，运用零阶优化算法对过渡圆角半径进行优化设计，得到最优解。利用ANSYS软件对弹性杆进行模态和疲劳寿命的有限元分析，仿真结果表明弹性杆的固有频率和疲劳寿命满足电动负载模拟器的使用要求。研究结果对弹性杆在电动负载模拟器中充分发挥作用以及进一步的优化设计具有指导意义。

电动负载模拟器；弹性杆；结构优化设计；模态分析；疲劳寿命分析

0　引　言

电动负载模拟器主要是对舵机进行力矩加载试验，并模拟舵机在飞行过程中所受空气动力载荷，对舵机的性能进行全方位的反复测试，获得相应的实验数据，以此判断舵机性能的好坏［1-2］。因此，电动负载模拟器的性能直接影响舵机的性能，从而影响飞行器的性能。由于存在加载控制误差，电动负载模拟器中力矩电机输出的力矩不可能完全等于期望力矩，两者之间的误差即为系统的多余力矩［3］。……