Vibration suppression method and test validation of electronic devices for airborne equipments

JIANG Yongping; LIU Jijun; LI Kaixiang

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2026.02.012

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Vibration suppression method and test validation of electronic devices for airborne equipments

·Vibration·Noise·Monitoring·Diagnosis· | 更新时间：2026-02-12

- Vibration suppression method and test validation of electronic devices for airborne equipments
- Journal of Mechanical Strength Vol. 48, Issue 2, Pages: 97-104(2026)
- 作者机构：
  
  中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室，西安 710065
- 作者简介：
  
  JIANG Yongping, E-mail:421268534@qq.com
- 基金信息：
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2026.02.012
  CLC： V240.2
- Received：11 June 2024，
  
  Revised：2024-07-17，
  
  Published：15 February 2026
- 稿件说明：
移动端阅览
姜永平，刘继军，李凯翔.机载设备电子器件振动抑制方法及试验验证［J］. 机械强度，2026，48（2）：97-104.

JIANG Yongping，LIU Jijun，LI Kaixiang. Vibration suppression method and test validation of electronic devices for airborne equipments［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（2）：97-104.
姜永平，刘继军，李凯翔.机载设备电子器件振动抑制方法及试验验证［J］. 机械强度，2026，48（2）：97-104. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.02.012.

JIANG Yongping，LIU Jijun，LI Kaixiang. Vibration suppression method and test validation of electronic devices for airborne equipments［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（2）：97-104. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.02.012.

摘要

目的

针对机载设备电子器件在振动环境下易失效的问题，提出一种振动抑制方法，为器件抗振设计提供技术支撑。

方法

首先，通过扫频试验获取器件加速度耐受极限，建立机载设备多层级有限元模型并开展随机振动分析。其次，基于Steinberg法明确优化方向，以固有频率最大为目标，采用Tosca软件进行支承面板构型优化，借助Isight软件结合多岛遗传算法完成尺寸优化。最后，加工样机并通过振动试验，验证方法的有效性。

结果

优化后，器件安装面板最大加速度均方根值下降19.91%，传输率降至1.56，与支承面板的耦合作用显著减弱，且设备质量基本不变，试验中未出现器件失效现象，振动抑制效果显著。

Abstract

Objective

Aiming at the problem that electronic devices of airborne equipment are prone to failure in vibration environments

a vibration suppression method was proposed to provide technical support for the anti-vibration design of devices.

Methods

Firstly

the acceleration tolerance limit of the device was obtained through sweep frequency tests

and a multi-level finite element model of the airborne equipment was established to carry out random vibration analysis. Secondly

the optimization direction was determined based on the Steinberg method. With the goal of maximizing the natural frequency

Tosca software was used for the configuration optimization of the support panel

and Isight software combined with the multi-island genetic algorithm was used to complete the size optimization. Finally

a prototype was fabricated and the effectiveness of the method was verified through vibration tests.

Results

After optimization

the maximum acceleration root mean square of the device mounting panel decreased by 19.91%

the transmission rate dropped to 1.56

the coupling effect with the support panel was significantly weakened

and the equipment quality remained basically unchanged. No device failure occurred in the test

and the vibration suppression effect was remarkable.

关键词

Keywords

references

STEINBERG D S . Vibration analysis for electronic equipment ［M］. 3rd ed . Hoboken ： Wiley-Interscience ， 2000 ： 367 - 368 .

陈瑞 . 机载电子设备有限元建模技术研究及动力学分析［D］. 西安：西安电子科技大学， 2012 ： 4 - 5 .

CHEN Rui . Research on finite element modeling technologies and dynamic analysis of the airborne electronic equipment ［D］. Xi’an ： Xidian University ， 2012 ： 4 - 5 . （In Chinese）

兰起洪，李银虎，李迎春，等 . 某机载设备壳体连接螺柱断裂失效分析［J］. 航空精密制造技术， 2020 ， 56 （ 1 ）： 56 - 58 .

LAN Qihong ， LI Yinhu ， LI Yingchun ， et al . Fracture failure analysis of connecting bolts in an airborne equipment shell ［J］. Aviation Precision Manufacturing Technology ， 2020 ， 56 （ 1 ）： 56 - 58 . （In Chinese）

丁旺生，李永胜，黄飞 . 某机载设备前端接收机法兰断裂原因分析［J］. 舰船电子对抗， 2022 ， 45 （ 6 ）： 110 - 114 .

DING Wangsheng ， LI Yongsheng ， HUANG Fei . Analysis of flange fracture reason for front-end receiver of an airborne equipment ［J］. Shipboard Electronic Countermeasure ， 2022 ， 45 （ 6 ）： 110 - 114 . （In Chinese）

钟云龙，李泉，蒋灿，等 . 某机载设备电路板振动仿真与实测验证方法［J］. 自动化与仪表， 2018 ， 33 （ 7 ）： 90 - 93 .

ZHONG Yunlong ， LI Quan ， JIANG Can ， et al . Method on the vibration simulation and practical test of PCB used in the certain airborne equipment ［J］. Automation & Instrumentation ， 2018 ， 33 （ 7 ）： 90 - 93 . （In Chinese）

醋强一，刘治虎，田沣，等 . 机载电子设备元器件焊点热疲劳寿命研究［J］. 机械强度， 2022 ， 44 （ 3 ）： 691 - 695 .

CU Qiangyi ， LIU Zhihu ， TIAN Feng ， et al . Research on thermal fatigue life of solder joints for airborne electronic equipment ［J］. Journal of Mechanical Strength ， 2022 ， 44 （ 3 ）： 691 - 695 . （In Chinese）

王长武，吴敬凯 . 复杂电子装备结构动力学模型修正技术研究［J］. 机械强度， 2019 ， 41 （ 6 ）： 1414 - 1420 .

WANG Changwu ， WU Jingkai . Research on updating technology of dynamic model for complex electronic equipment ［J］. Journal of Mechanical Strength ， 2019 ， 41 （ 6 ）： 1414 - 1420 . （In Chinese）

吕辉，杨成博，石建奎，等 . 机载设备集成安装架动力学分析及试验研究［J］. 装备制造技术， 2022 （ 9 ）： 62 - 69 .

LÜ Hui ， YANG Chengbo ， SHI Jiankui ， et al . Dynamic analysis and experimental study on integrated mounting frame of airborne equipment ［J］. Equipment Manufacturing Technology ， 2022 （ 9 ）： 62 - 69 . （In Chinese）

曹立帅，付春艳，李焕 . 机载设备随机振动疲劳寿命仿真分析［J］. 装备制造技术， 2018 （ 5 ）： 42 - 44 .

CAO Lishuai ， FU Chunyan ， LI Huan . Random vibration fatigue life analysis on airborne equipment ［J］. Equipment Manufacturing Technology ， 2018 （ 5 ）： 42 - 44 . （In Chinese）

韩姣皎，李鹏程，韩钟剑 . 某机载设备的动力学特性分析［J］. 科技视界， 2021 （ 7 ）： 90 - 91 .

HAN Jiaojiao ， LI Pengcheng ， HAN Zhongjian . Dynamic characteristics analysis of an airborne equipment ［J］. Science & Technology Vision ， 2021 （ 7 ）： 90 - 91 . （In Chinese）

周江贝，白春玉，何石 . 机载设备支架系统的动力学仿真分析及优化设计［J］. 工程与试验， 2021 ， 61 （ 4 ）： 12 - 15 .

ZHOU Jiangbei ， BAI Chunyu ， HE Shi . Dynamic simulation and optimization design of airborne equipment support system ［J］. Engineering & Test ， 2021 ， 61 （ 4 ）： 12 - 15 . （In Chinese）

刘升福，吴安，王羽茜 . 基于尺寸优化的服务器机箱结构优化设计［J］. 机械设计， 2021 ， 38 （增刊1 ）： 178 - 182 .

LIU Shengfu ， WU An ， WANG Yuqian . Structure design of server chassis based on size optimization ［J］. Journal of Machine Design ， 2021 ， 38 （ Suppl.1 ）： 178 - 182 . （In Chinese）

刘世卿 . 航电设备结构的抗振性设计［J］. 机械工程师， 2014 （ 5 ）： 66 - 69 .

LIU Shiqing . Avionics architecture design under vibration environment ［J］. Mechanical Engineer ， 2014 （ 5 ）： 66 - 69 . （In Chinese）

张召娜，孙长福 . 基于模态分析的配电产品耐振性优化设计［J］. 航空工程进展， 2020 ， 11 （ 5 ）： 730 - 737 .

ZHANG Zhaona ， SUN Changfu . Optimization design of distribution product vibration resistance based on modal analysis ［J］. Advances in Aeronautical Science and Engineering ， 2020 ， 11 （ 5 ）： 730 - 737 . （In Chinese）

田玉艳，姜雨昂 . 基于有限元软件的某机载设备架固有模态分析［J］. 机械工程师， 2018 （ 3 ）： 50 - 51 .

TIAN Yuyan ， JIANG Yuang . Natural modal analysis of an airborne equipment rack based on finite element software ［J］. Mechanical Engineer ， 2018 （ 3 ）： 50 - 51 . （In Chinese）

石进峰，王炜，夏思宇，等 . 轻量化层叠式电子设备的振动分析［J］. 振动与冲击， 2019 ， 38 （ 19 ）： 155 - 160 .

SHI Jinfeng ， WANG Wei ， XIA Siyu ， et al . Vibration analysis for lightweight and laminated electronic equipment ［J］. Journal of Vibration and Shock ， 2019 ， 38 （ 19 ）： 155 - 160 . （In Chinese）

刘嘉，张利娟，陈小丽，等 . 航空电子设备安装支架的刚度与频率优化设计［J］. 航空工程进展， 2024 ， 15 （ 2 ）： 134 - 141 .

LIU Jia ， ZHANG Lijuan ， CHEN Xiaoli ， et al . Optimum design of stiffness and frequency of mounting bracket used in aeronautical electronic equipment ［J］. Advances in Aeronautical Science and Engineering ， 2024 ， 15 （ 2 ）： 134 - 141 . （In Chinese）

彭鑫，曹健，赵静 . 倍频程准则在星载电子设备结构设计中的应用［J］. 空间电子技术， 2023 ， 20 （ 4 ）： 50 - 54 .

PENG Xin ， CAO Jian ， ZHAO Jing . Application of octave rule in structural design of spaceborne electronic equipment ［J］. Space Electronic Technology ， 2023 ， 20 （ 4 ）： 50 - 54 . （In Chinese）

向泽锐，徐伯初，朱先辉，等 . 单台式机载电子设备的结构设计方法及应用［J］. 机械设计， 2014 ， 31 （ 3 ）： 19 - 24 .

XIANG Zerui ， XU Bochu ， ZHU Xianhui ， et al . Structural design method for single-installation airborne electronic equipment and application ［J］. Journal of Machine Design ， 2014 ， 31 （ 3 ）： 19 - 24 . （In Chinese）

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Dynamic simulation and vibration test of tooth breakage fault for metro gearbox

STUDY ON IMPROVEMENT FOR THE EXCITATION PERFORMANCE OF BV500 TYPE CONTROLLED SEISMIC SOURCE VIBRATOR PLATE BASED ON TOPOLOGY OPTIMIZATION METHOD

EXPERIMENTAL RESEARCH ON FOIL HYDRODYNAMIC AIR BEARING

Efficient matching technique for laser detection features of cable cutting traces

Denoising method for shape measurement based on three wavelength phase shift profilometry

Related Author

WANG Zhengbing

YANG Ya

LIN Jinghui

YUE Zihao

HUANG Zhiqiang

FU Mingwei

XI Yuxi

LI Gang

Related Institution

School of Intelligent Manufacturing, Wuhu Institute of Technology

ZRIME Gearing Technology Co., Ltd.

School of Mechatronic Engineering, Southwest Petroleum University

Southwest Geophysical Exploration Branch of BGP INC., China National Petroleum Corporation

AECC Hunan Aviation Powerplant Research Institute

⁰