低重力环境下基于超弹性铰链的某折展机构展开动力学研究

针对地外行星、月球探测中杆状天线对轻量化折展机构的需求,提出了一种基于超弹性铰链的两折杆折展机构,天线展开长度可达1.3 m,折展机构重量小于200 g;建立了超弹性铰链的薄壳大变形模型和机构的有限元分析模型,同时引入重力场影响,对不同重力场下机构展开动力学行为、展开时序进行了分析,并对天线末端特征点最大位移进行了预测;利用该折展机构原理样机开展了地球重力条件下的展开试验,使用高速摄影对展开过程进行记录并反演获得特征点位移信息,验证了特征点实际最大位移与分析值的一致性。基于超弹性铰链的两折杆折展机构的设计思路与分析方法,可以为我国后续深空探测更长尺度天线折展机构的设计与分析提供新的思路。

考虑几何非线性的蜂窝芯结构弹塑性分析

本文基于非线性梁理论和弹塑性理论对具有恒定蜂窝壁厚度的六边形蜂窝芯结构进行了考虑几何非线性的弹塑性建模,并研究了数值求解算法,获得了蜂窝芯结构的应力-应变曲线和泊松比,建立了蜂窝芯结构的有限元模型,验证了方法的正确性.得到了不同几何参数(包括蜂窝壁厚度与倾斜蜂窝壁长度的比值t/l、垂直蜂窝壁高度与倾斜蜂窝壁长度的比值h/l、蜂窝壁倾角θ)下蜂窝芯结构的应力-应变曲线和泊松比,并分析了几何非线性、材料非线性对于蜂窝芯结构应力-应变曲线的影响.随着应变的增加,结构的几何非线性造成结构的整体刚度增大.塑性变形出现后,结构的整体刚度开始下降.