卫星太阳帆板展开的动力学仿真分析与应用

研究了卫星帆板展开对整星姿态的影响,优化了展开策略.对单块帆板的展开进行了理论建模,得到了转动角度和时间关系的解析解;结合某卫星工程实际对单块帆板进行了ADAMS动力学仿真,建立了更接近实际的ADAMS模型和参数设置.通过搭建的单块帆板展开试验机构进行展开试验,测得了驱动力矩、阻力矩等参数,并对理论模型和ADAMS模型进行了参数修正.修正后的结果显示理论计算、仿真和试验结果相差在5％以内.对于10.6 kg帆板而言,驱动力矩每增加0.09 N·m,展开时间缩短0.4～0.5 s,冲击载荷相应增加400 N左右.修正过的ADAMS模型可应用于整星帆板展开动力学分析,得到不同展开策略对卫星姿态影响的大小,为展开模式的选择、姿态精确控制提供参考依据.

基于能量分布设计的大型环形天线展开过程优化

基于柔性多体动力学方法,开展了大口径环形展开反射器的展开过程动力学仿真,给出了展开过程电机驱动力曲线及杆件受力情况;对展开过程驱动力做功、展开过程能量消耗情况及展开不同步现象进行了分析。在此基础上,提出对展开过程施加约束的方法,以实现对展开过程驱动力做功及能量使用分布进行优化,并提出了降低展开驱动力和杆件受力的可行方法。

基于FPM粒子法的副驾驶气囊点爆仿真辅助仪表板悬浮屏幕开发

仪表板中央悬浮屏幕是近年来汽车内饰造型的流行趋势之一,但越来越大的屏幕一定程度上占据了副驾驶气囊展开后的空间,甚至成为气囊展开路径上的障碍物,所以其与副驾驶安全气囊的空间布置匹配关系必须受到足够的重视。文章采用基于FPM粒子法的副驾驶气囊仿真模型,以某SUV车型中期改款时引进的新悬浮屏幕设计为例,对"气囊-悬浮屏幕"之间的空间布置相对关系展开仿真研究,在仪表板造型早期及时发现悬浮屏幕阻碍气囊展开和气囊展开时过分挤压悬浮屏幕等潜在问题并进行优化,为今后类似项目的开发提供了一种可借鉴的研究方法。

基于折痕特性的柔性结构展开过程分析

研究展开过程中的折痕特性,并在弹簧质点系统基础上,提出一种基于折痕展开特性的简化分析模型,将平行折叠的柔性结构转化为折痕上的质点及连接的弹簧.分析了折痕刚度对展开的影响,给出完全展开的判定准则及通用拓扑关系,并推导了理想展开时点的运动轨迹.应用本模型对正四边形柔性结构在边框张拉受力下进行展开分析,利用自编程序通过特定功能模块实现非理想展开过程仿真.仿真展开过程与理论轨迹基本相符,验证了分析模型的合理性.并对展开过程中的受力、变形进行分析,探讨了折痕刚度对模型展开的影响.拓展了弹簧质点系统的应用范围,为柔性结构的分析、建模及仿真给出建议.

一种轻型可展军用桥梁的设计与动力学分析

为保障人员迅速跨越沟渠、谷地等人工或天然障碍,研制了一种新型的轻型可展军用桥梁.该桥采用剪式铰和套筒可展机构实现轴向展开,用电机牵引主动索,展开至设计位置后锁定成工作状态.分析了预应力索和加劲桁架机构在减小桥梁变形、提高承载力方面的作用;制作缩比模型并进行了展开试验验证.研究结果表明:预应力索的设置使桥梁挠度从1/114减小到1/386,加劲桁架使桥梁承载力提高35.1%;该结构形式能稳定展开并投入使用,模型试验结果与展开的仿真结果吻合.

大型环形桁架天线分布式驱动展开方法与数值分析

作为星载大型天线的典型结构形式,大型环形桁架天线在新一代大型通信卫星、中继卫星、对地观测卫星等中需求迫切,且需求的口径越来越大.然而随着天线口径的增大,天线展开所需要的驱动力也急剧增大,使得传统的电机-动力绳集中式驱动展开方式存在展开可靠性的问题.本文建立了大型环形桁架天线动力学仿真模型,对集中式电机驱动展开过程进行了仿真,揭示了集中式驱动下电机动力在传力路径上摩擦损失而导致的展开不同步问题,并对其展开过程能量消耗进行了分析,总结了集中式驱动存在的不足.在此基础上给出了一种基于负刚度驱动装置的分布式驱动展开方法,并通过数值算例验证了其有效性.

一种新型张力-杆系结构展开过程动力学研究

针对新型张力-杆系结构展开过程复杂导致动力学分析困难的问题,采用多柔体动力学方法,提出了张力-杆系结构的全新多体系统模型,实现了结构的展开过程仿真,研究了不同的绳索加载方式对桁架展开动力学行为的影响,总结了绳索力光滑加载方式的优势,揭示了桁架壁厚和绳索张紧力大小对张力-杆系结构展开过程的影响机理,结果表明杆件壁过薄及绳索张紧力过大均对结构展开过程中桁架受力产生显著影响。在此基础上,提出了张力-杆系结构的理论驱动力矩,给出了力矩与桁架杆件展开角度之间的关系,可以为电机选型提供参考。新型张力-杆系结构动力学分析为实际工程应用提供一种新的建模与仿真方法。