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Analysis and optimal design of inertial sensor assembly support case
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资源说明：本文围绕惯性传感器组件支撑架的结构紧凑性和性能可靠性进行研究，旨在通过设计和优化惯性组件支撑架来提高其整体性能。文章首先介绍了背负式惯性导航系统(SINS)中三个光纤陀螺仪和加速度计是如何正交安装作为惯性测量单元(IMU)结构的，用于检测载体的角运动和线运动。在通过光纤陀螺仪和加速度计求解器在SINS中计算输出信号时，可以获得姿态、速度、位置等导航信息。在许多应用场合，如导弹、直升机和制导炸弹中，对惯性导航系统的需求严格包括尺寸、重量、体积、振动以及系统动态范围。因此，本文设计的惯性传感器组件支撑架必须满足更高的刚度、硬度、抗振、共振、重量、尺寸等属性的要求。
当前SINS系统中，惯性传感器组件支撑架被设计为封闭的正六面体结构。这种设计可能会导致惯性质量中心和几何中心存在偏差，进而影响系统的性能。为了克服这些问题，本文采用有限元理论对惯性组件支撑架进行了模拟分析，包括静态分析、热响应分析和模态分析。在对支撑架进行结构的重新设计时，考虑了空间位移、变形、稳定性和动态特性等约束条件。新结构的可靠性通过ANSYS软件进行验证。结果显示，新设计的惯性组件支撑架的变形性能和固有频率是合理的，并满足惯性传感器组件的需求。
关键词部分提到了本文涉及的主要技术内容，包括惯性组件支撑架、有限元分析、变形、固有频率等。在引言部分，作者阐述了惯性导航系统在不同应用中的重要性以及对支撑架的苛刻要求。通过对惯性传感器组件支撑架的详细分析和优化设计，作者旨在推动惯性组件支撑架的设计向着更加紧凑和可靠的结构发展，这对于惯性导航系统性能的提升具有重要的参考价值。
通过有限元分析方法，可以对惯性传感器组件支撑架的结构响应进行仿真，从而预测和评估支撑架在不同工作环境下的性能表现。模态分析是评估支撑架动态特性的关键手段，它有助于确定支撑架的固有频率和振型，从而避免与工作环境中的激振频率相匹配，引发共振现象，保证系统的稳定运行。结构优化设计过程还涉及到了热响应分析，这是因为惯性导航系统在运行过程中会产生热量，这些热量可能会导致支撑架及其内部组件产生热变形，影响系统的精度和可靠性。
在对支撑架结构进行优化设计时，必须考虑到实际应用中的空间限制和安装要求。支撑架的设计不仅要满足静态和动态的力学性能，还应保证在振动、冲击和高温等极端环境下保持稳定工作状态。因此，本文所采用的设计和分析方法是综合考虑了多种因素影响，力求在满足严格性能指标的同时，实现支撑架结构的最优化。
文章通过ANSYS软件对新设计的惯性传感器组件支撑架的可靠性进行了测试，验证了设计的合理性和实用性。通过这一系列的分析和测试，可以确保新的支撑架设计不仅能够满足惯性传感器组件的需求，还能够在实际应用中发挥出良好的性能。该研究成果为惯性导航系统领域提供了重要的参考，并为后续的研究和产品开发奠定了坚实的基础。
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