13.2 m天线日照温度变形主面精度测量研究

13.2 m反射面天线有口径大、面形精度要求高的特点,并长期经受四季、昼夜温差带来的主反射面形变。针对主反射面承受夏季高温日晒,产生的结构变形,提出了一种主面精度日照变形测量分析方法,利用工业数字摄影测量技术,对主反射面精度进行测量。结果表明,主面最佳拟合精度受温度影响较小,固定坐标系拟合精度受温度影响较大。由于重力变形和高温影响,在俯仰70°工况时,12时和14时主面最佳拟合精度超出了0.3 mm指标,相关试验结果可为同类大口径反射面天线主面精度日照温度变形分析提供参考依据。

空间桁架结构等效连续体建模及固有特性分析

针对空间桁架天线的结构特点,基于能量等效原理分别建立了不带底板和带底板的空间桁架结构的等效梁连续体模型。将胞元横截面上任意点的位移用横截面中心处的位移分量线性表示,求得胞元的应变能和动能;基于能量等效原理利用哈密顿原理建立桁架天线结构的等效连续体动力学方程,求解得到等效连续体模型的固有频率和振型表达式;利用有限元方法对桁架结构进行仿真分析,并将仿真结果与等效连续体模型计算结果进行对比分析。结果表明,等效模型结果具有较好的精度,从而验证了等效连续体梁模型的正确性。研究结果可为大型空间可展桁架结构的动力学设计提供论支撑。

考虑结构局部变形特性的超长桁架结构等效动力学建模

超长桁架结构是后续高时空分辨率天基遥感载荷的核心部件,建立其高效动力学模型是实现振动形态高精度控制的关键.为建立高效、精确的动力学模型,首先,根据超长桁架结构的周期性特征和振动变形特性,采用周期单元中心处位移表征整体桁架结构的空间位移,并分别推导了是否考虑桁架结构局部变形特性的两种应变能表达式;其次,根据哈密顿原理以及边界条件,建立了两种不同的等效动力学模型.最后,通过对两种等效模型与超长桁架结构固有特性的对比分析,验证了等效建模的有效性以及考虑局部变形特性提高模型精度的必要性.

航天器发动机推力支架桁架结构的有限元分析与优化设计

对某航天器上的推力支架结构和承载状态进行了分析 ,设计了一系列桁架结构 ,以碳纤维 /环氧复合材料管件作为桁架结构的组成构件 ,采用有限元分析软件Ansys7.0对桁架结构的尺寸进行了优化 ,并优选出桁架质量和载荷相同条件下承载性能最好的桁架结构形式。

索杆铰接式伸展臂动力学建模与分析

针对索杆铰接式伸展臂的结构特点,提出基于能量互等原理的伸展臂连续梁等效动力学模型的建模方法。推导出伸展臂桁架单元的应变能与动能关于节点位移、几何结构参数及材料参数的表达形式。基于伸展臂桁架与连续梁等效模型两者之间应变能、动能分别相等原理,建立伸展臂桁架结构与连续梁等效模型之间的几何结构参数与材料参数的联系式,推导出伸展臂连续梁等效模型的等效刚度矩阵和质量矩阵。运用提出的索杆铰接式伸展臂连续梁等效模型化方法计算出伸展臂原理样机的等效刚度和质量参数。分别运用连续梁等效模型和有限元模型对伸展臂的动力学特性进行分析,通过理论计算和仿真分析得到伸展臂前8阶固有频率。通过有限元仿真结果与伸展臂等效模型计算结果对比分析,验证伸展臂连续梁等效模型的正确性。通过对不同长度伸展臂各阶固有频率的对比,得出伸展臂连续梁等效模型对于分析大型索杆铰接式伸展臂动力学特性具有较高的精度。

复杂剪式铰结构的几何分析和设计

本文分析了常见的一维和二维剪式铰结构的几何特点和可展条件，阐述了复杂剪式铰结构的设计方法和设计原则。以抛物面壳为例，介绍了用节点坐标为未知量分析复杂剪式铰结构几何问题的方法和几何设计的步骤。求解几何问题时，文中给出了简化迭代法。

环形桁架结构动力分析的等效力学模型

针对大型空间环形天线桁架结构的周期特征,提出基于等效梁模型的动特性分析方法。首先,基于给定的周期单元运动学假设,将周期单元上任一点的位移采用单元中心的位移和应变来表示。然后,根据相同位移下周期单元和等效梁应有相同应变能和动能,给出了等效梁模型刚度和质量参数关于周期单元几何和材料特性参数的解析表达式。最后,通过对原环形桁架结构与等效梁模型固有振动特性的对比分析,验证了等效方法的精度和准确性。

地球同步轨道卫星群在轨加注任务规划

以地球同步轨道卫星群为研究对象,开展"多对多"在轨加注任务规划问题研究。首先建立了任务规划的数学模型,该任务规划属于多目标规划问题,求解过程中需要解决TSP问题。其次,给出了该规划问题的求解方法及流程,采用遗传算法进行求解并设计了相应的遗传算子。最后,选取了14颗地球同步轨道卫星作为目标星进行求解,并在小角度近似条件下对计算结果进行了分析,计算结果验证了算法的有效性。

环形桁架结构径向振动的等效圆环模型

在大型环形网架式可展天线中,环形桁架结构的动力学性能对于整个天线的工作状态至关重要.针对大型空间桁架结构,基于连续体等效的思想,将其动力学模型简化为简单的弹性连续体模型一直是动力学研究的热点.将环形桁架结构看作由重复的平面桁架单元构成的环形周期结构,在周期桁架单元等效梁模型的基础上,提出采用不计剪切变形和转动惯量的等效圆环模型分析环形桁架结构的径向振动,并对等效圆环模型的偏微分运动方程进行了解析求解.首先通过变量代换将描述圆环径向振动的四阶偏微分方程组降阶为一阶偏微分方程组,然后通过对降阶后的偏微分方程组进行Laplace变换将其转化为常微分方程组,并采用微分方程组的Green函数解法,获得了等效圆环模型在复频域下动力响应的解析表达式,进而得到等效圆环模型固有振动的特征方程及传递函数的表达式.最后通过数值算例对环形桁架有限元模型与等效圆环模型的固有频率和振型以及传递函数进行了对比分析,验证了等效圆环模型用于环形桁架结构径向振动分析的可行性.

盘绕式伸展臂展开模式的力学原理

盘绕式伸展臂是一种空间伸展臂,可用于太阳电池阵、太阳帆、探测臂等空间伸展机构.它有2种展开模式:逐层展开和螺旋展开.以三角形横框铰接盘绕式伸展臂为对象,分析了以逐层展开模式伸展的原理.首先,由于斜拉索不可伸长,导致横杆在伸展臂变形过程中会发生弯曲,并有一个最大弯曲形态.通过在MSC.ADAMS中建立盘绕式伸展臂模型进行仿真计算,可以得到横杆刚度对伸展臂展开过程的影响.以此工作为基础,提出判据:纵杆对第2层横杆的压缩能力和横杆的抗弯能力决定了伸展臂的展开模式,利用相关仿真模型,对这一结论进行了验证.最后,用弹性细杆的Kirchhoff动力学研究了纵杆变形,得到了伸展臂构型参数和展开模式之间的规律.该结果可以作为盘绕式伸展臂设计阶段的参考.

框架结构模态分析的行波方法

基于空间框架结构的行波动力学模型， 给出获取结构模态参数的一个新方法。将由一维波导组装成的框架结构的振动作为弹性波研究， 弹性波在波导上传播， 在结点处反射和散射。结构的模态特性在结构呈自由振动状态时得以体现， 据此建立一个关于结构内行波的特征值问题， 并由此求得结构的固有频率及振型。

考虑斜拉索松弛的盘绕式伸展臂振动模型

盘绕式伸展臂展开后,由于预紧力的作用,横杆被压缩至弯曲状态,同时斜拉索张紧.振动幅度较大时,斜拉索会松弛.以建立一种可以描述上述情况下盘绕式伸展臂基频特性的模型为目的,针对弯曲横杆及可松弛斜拉索做了如下处理,用较小的弹性模量及相应的预应变来模拟横杆受压弯曲后刚度较小,并具有预应力的特点;用一根可拉压杆模拟两根交替松弛的斜拉索.按照上述思想将松弛前后的盘绕式伸展臂作为两种结构,分别在Ansys中建立模型,计算得到这两种结构的基频.之后将伸展臂等效为满足分段线性刚度特性的连续梁模型,其分段刚度对应斜拉索松弛前后两种结构.结合有限元模型得到的斜拉索松弛判据,建立振幅较大时盘绕式伸展臂的振动方程.使用等价线性化方法,得到盘绕式伸展臂等效频率随端部振幅的变化关系,并用Ansys的瞬态分析对上述等效频率结果进行了仿真验证.上述模型及结果可以作为盘绕式伸展臂的设计指导及振动控制的理论基础.

大型空间柔性桁架结构等效建模与动力学分析

大型空间柔性桁架结构具有周期性、大柔度、构型复杂等特点,其等效建模是进行振动控制器设计的关键性技术之一。基于能量等效原理和经典Timoshenko梁理论,对刚性连接的大型空间柔性正三棱柱桁架结构进行了等效建模与动力学分析,采用Taylor展开方法推导了等效梁模型的刚度和质量表达式,对比分析桁架结构与等效梁模型的固有振动特性,二者吻合较好。数值结果表明了等效方法的有效性且等效梁模型具有较高的精度。

基于桁架支撑的光学载荷的模态分析

桁架支撑结构经常应用在了大型空间相机的支撑中。为了确保桁架支撑结构的稳定性,需要计算桁架支撑结构下的光学载荷的固有频率。首先推导了基于桁架支撑结构下的光学载荷的模态计算公式,然后将其用在某光学载荷的模态计算,最后对公式计算结果进行有限元仿真验证。理论分析与有限元仿真的前6阶固有频率的最大误差为2.14%,理论分析的振型与有限元分析的振型一致,说明模态计算公式的合理性,适合基于桁架支撑结构的光学载荷的工程分析。

某塔架摆杆系统水平杆动力学建模与分析

综合运用刚度等效原理、质量等效原理等思想将水平杆处理成等效连续介质模型。在该模型的基础上运用有限段离散时间传递矩阵法对水平杆进行动力学计算,计算结果与试验结果基本吻合,验证了等效模型的实用性和有限段离散时间传递矩阵法在水平杆动力学分析中的可行性。

铺层-模压法碳/环氧桁架接头的成型工艺研究

文章对铺层-模压法制作复合材料桁架接头的成型工艺进行了介绍,重点研究了如何采用结构单元法对铺层工艺参数进行设计,同时对采用此工艺研制的接头本体的力学性能进行了测试,并对接头研制过程中存在的问题及解决办法进行了阐述。

某塔架摆杆系统喘行问题的故障分析与诊断

针对某兵器发射塔架摆杆系统运行过程中存在的速度不均(喘行)现象进行故障诊断.首先建立摆杆系统的等效动力学模型,并运用准静态法对该模型进行动力学分析,根据所得动力学方程探究了该摆杆系统的动态特性.结合系统动态特性,通过试验分析并验证了造成喘行现象的故障原因,指出了故障的排除方法.

空间可展桁架结构等效动力学模型研究进展与展望

随着航天重大工程的逐步实施,桁架式空间可展结构正朝着大型化、轻量化和多功能等方向发展,该类桁架结构具有周期性、大柔度、构型复杂等特点。为满足大型空间结构的高精度、高可靠性要求,其动力学建模、非线性振动与振动控制等问题越来越复杂且难于处理。因此,大型空间可展结构的等效连续体建模成为研究热点。着重介绍大型空间可展桁架结构等效动力学建模的研究现状,综述了等效动力学建模的研究对象、方法及已取得的成果,提炼出等效动力学建模和与之相应的非线性振动与振动控制研究领域中亟待深入研究的关键科学问题。

空间飞行器杆系结构金属接头的有限元分析

讨论了复合材料杆系结构中金属接头几何造型特点，以图形软件为基础，从数据库中提取相贯曲线及其参数，最终形成金属接头的有限元模型． 根据其所受载荷特点，进行了有限元分析，解决了某空间飞行器支架结构复合材料杆系金属接头的强度和变形的计算问题． 实践证明，该建模方法简捷、准确，用户只需要修改若干基本参数，便可以直接生成复杂的金属接头结构的有限元模型，为金属接头的优化设计奠定了基础．

直梁式回转桁架结构的振动分析与试验

以某兵器发射塔架摆杆系统中的水平杆为研究背景进行直梁式回转桁架结构的相关研究。首先利用刚度等效原理和质量等效原理将该桁架结构简化为绕定轴转动的连续的简单悬臂梁模型,继而通过假定模态法,数值分析等方式导出考虑结构阻尼时该结构的振动微分方程。将通过该方法所得的结果与试验结果进行了比较,结果表明运用本文的方法进行桁架结构的振动分析可取得较好的效果。