Anàlisi del mode intrínsec del mecanisme de desplegament de les barres de frontissa espacial 1

El ràpid desenvolupament de la indústria espacial ha requerit la utilització de mecanismes de desplegament espacial a gran escala per complir diversos requisits d’aplicació. No obstant això, a causa de la limitació de la capacitat del vehicle espacial, aquests mecanismes han de ser plegats i emmagatzemats durant la fase de llançament. Quan es desenvolupen, aquests mecanismes poden experimentar una rigidesa reduïda, donant lloc a freqüències naturals més baixes i vibracions d'acoblament indesitjables entre el cos de la nau espacial i el mecanisme de desplegament. Per tant, és imprescindible comprendre els factors que influeixen en la freqüència natural del mecanisme de desplegament de la barra de frontissa espacial per a un millor disseny i calibració.

Abstracte:

Quan s’utilitzen diferents materials i mètodes de reforç en el mecanisme d’expansió de la barra de la frontissa espacial, les seves freqüències naturals difereixen significativament. L’anàlisi modal mitjançant el programari d’elements finits es pot realitzar ANSYS per determinar l’impacte de la densitat de materials i el mètode de reforç en la freqüència natural. Els resultats de la investigació indiquen que la densitat del material té una influència significativa en la freqüència natural, amb un impacte més gran observat per a densitats més elevades. A més, diferents mètodes de reforç també condueixen a diferències de freqüència natural substancials. Aquest estudi proporciona una valuosa orientació per a l’anàlisi dinàmica i l’optimització posterior dels mecanismes de desplegament de les barres espacials.

Model de Mecanisme de desplegament de les barres espacials:

El mecanisme de desplegament de les barres espacials consisteix en una part de fotograma i una part de vareta, amb un suport de tisora ​​format per les dues varetes mitjanes del marc i les varetes. El marc està equipat amb eixos de la frontissa als dos extrems, cosa que permet que es molesti amb els marcs superiors i inferiors. Els eixos de la frontissa de les varetes serveixen de fixació de tres punts, garantint l'estabilitat. A més, s’inclouen dues estructures d’enfortiment: l’estructura de la barra de connexió i l’estructura de la corda del fil d’acer. El reforç de la barra de connexió utilitza varetes en forma d’U connectades en la mateixa direcció, mentre que el reforç de la corda de fil d’acer consisteix en bobinar una corda de filferro d’acer al voltant d’un corró per a una rigidesa afegida.

Model d’elements finits:

El marc i les parts de puntal es modelen mitjançant un model tridimensional sòlid amb la unitat Solid45. Aquesta unitat reflecteix amb precisió la situació real i proporciona resultats precisos. D'altra banda, la part de reforç es modelitza directament mitjançant la unitat Beam188, oferint potents capacitats d'anàlisi lineal i millors funcions de definició de dades de secció. L’element del feix genera un model matemàtic unidimensional de l’estructura tridimensional, permetent una anàlisi eficaç i eficaç.

Anàlisi modal del mecanisme de desplegament de les barres espacials:

L’anàlisi modal ajuda a determinar les característiques de vibració de l’estructura, inclosa la seva freqüència natural i la seva forma de mode. Aquests paràmetres són crucials per suportar càrregues dinàmiques i serveixen de base per a altres problemes d’anàlisi dinàmic. Atès que el mecanisme d’expansió espacial requereix un disseny lleuger, es realitza l’anàlisi modal dels materials d’alumini i fibra de carboni amb una barra de connexió o un reforç de corda d’acer. Les freqüències fonamentals obtingudes es presenten a la taula 1.

L’estudi revela que les freqüències naturals dels mecanismes de desplegament de les barres espacials varien en funció dels materials i mètodes de reforç utilitzats. La densitat de material té una influència significativa en la freqüència natural, amb densitats més altes que condueixen a freqüències fonamentals més baixes. A més, diferents mètodes de reforç donen com a resultat diferències substancials en la freqüència natural. En general, comprendre aquests factors permet la selecció de mètodes de reforç i materials adequats per millorar el rendiment dels mecanismes de desplegament de les barres de frontissa espacials.

En conclusió, els resultats de la investigació posen de manifest la importància de considerar el mètode de densitat de materials i reforç en el disseny i la calibració dels mecanismes de desplegament de les barres de frontissa espacials. La informació proporcionada en aquest estudi ajudarà a la selecció precisa de materials i mètodes de reforç, optimitzant així el rendiment dinàmic i l'estabilitat dels mecanismes de desplegament espacial.