纤维缠绕Kagome网格卫星承力筒承载性能分析及结构优化研究

承力筒是卫星的主要承力部件,对整体结构承载性能具有重要作用。纤维缠绕Kagome网格式承力筒有质轻高强的特征,是卫星承力筒常用的结构。但网格结构设计中,结构参数之间相互耦合,对网格承载性能的影响尚不清晰。本文针对纤维缠绕Kagome网格卫星承力筒,开展结构优化研究。首先采用有限元建模方法,对卫星特定工况下的承载性能进行分析,提出螺旋筋及环筋相对独立的设计思想,结合参数化建模策略,获得各个结构参数对承载性能的作用规律;其次采用多目标遗传算法,以承载性能及质量为主要优化目标,对承力筒结构参数进行优化,并分析了最优结构的强度和屈曲性能。结果表明,最优结构质量降低了21.2%,力学性能满足卫星特定工况条件;最后采用自主研制的桌面式缠绕机对网格承力筒进行了缠绕成型。

基于激光跟踪仪的卫星承力筒大尺寸测量方法研究

以卫星承力筒的外形尺寸测量为研究对象,分析和阐述了国内外近年来有关大尺寸测量的概况及一些测量方法。研究了一种基于激光跟踪仪进行承力筒的大尺寸测量的方法,并对测量过程中影响测量结果的不确定度分量进行了分析。

复合材料卫星承力筒连接结构分析

大型卫星承力筒的连接结构损伤是设计时必须要考虑的关键问题,以某碳纤维复合材料卫星承力筒的连接结构为研究对象,应用ABAQUS有限元软件建立复合材料层合板连接结构渐进损伤模型,并且根据Hashin失效准则及Tserpes材料性能退化准则,应用Fortran语言二次开发了UMAT子程序,研究承力筒层合板螺栓连接及胶螺混合连接的失效机制;在此基础上,利用仿真分析螺栓连接结构的刚度探究对卫星承力筒试验件力学性能的影响。结果表明:利用螺栓连接结构刚度进行仿真建模的卫星承力筒试验件结果更接近试验值,其误差相比于多点约束—MPC单元减小了4%~9%,说明此方法能更好地满足仿真分析要求。该分析方法为复合材料卫星承力筒连接结构的力学性能及多螺栓连接结构的有限元仿真分析提供一定参考,适用于具有连接结构的卫星力学分析。

基于相似度的卫星预复振试验结果评价方法

卫星大量振动试验结果表明,预振和复振响应普遍存在不同程度的差异现象(“预复振差异”)。针对该问题,工程上主要依靠设计师的经验分析进行故障定位,效率低、准确性差。基于此,文章首先提出了预复振响应的相似度分析方法,利用全频段相似度分析进行故障定位,进一步针对故障部位的响应进行分频段相似度分析,得到预复振差异频段,为设计师校核和改进结构提供量化的标准;然后,基于该方法建立了卫星振动试验结果评价的详细流程;最后,以某卫星承力筒为研究对象,设计了激振试验,分析结果表明:该方法可以实现卫星预复振试验结果的量化评估,提高产品研制效率。

力限控制缓解“过试验”原理分析与试验验证

一般加速度控制的振动试验中,在产品的共振频率处存在"过试验"现象。文章通过对基础运动激励下试验件的结构响应进行分析,研究"过试验"产生的原因,说明在一阶共振频率处控制振动台作用于试验件的力可以解决过试验问题。并成功地进行了卫星承力筒力限控制振动试验,对力限控制的有效性进行了验证。