Análisis de modo intrínseco del mecanismo de implementación de la barra de la bisagra espacial_inge Knowledge_tallsen

Resumen: Las frecuencias naturales del mecanismo de expansión de la barra de bisagra espacial están influenciadas por los materiales y los métodos de refuerzo utilizados. Este estudio realizó un análisis modal utilizando el software de elementos finitos ANSYS para investigar la influencia de la densidad del material y el método de refuerzo en la frecuencia natural. Los resultados mostraron que la densidad del material utilizado tiene un impacto significativo en la frecuencia natural, con un mayor impacto en densidades más altas. Además, diferentes métodos de refuerzo también dieron como resultado diferencias significativas en la frecuencia natural. Los resultados de este estudio proporcionan orientación para el análisis dinámico y la optimización del mecanismo de implementación de la barra de la bisagra espacial.

1.

El rápido desarrollo de la industria espacial ha aumentado la demanda de mecanismos de despliegue espacial a gran escala. Estos mecanismos se utilizan para diversas aplicaciones, como matrices de células solares flexibles, antenas y estructuras de soporte para la teledetección y las sondas de espacio profundo. Los mecanismos de implementación deben doblarse y almacenarse durante la fase de lanzamiento y luego expandirse utilizando una fuente de alimentación una vez en el espacio. Sin embargo, a medida que aumenta el tamaño de la estructura de soporte y la masa disminuye, la rigidez de la estructura disminuye, lo que lleva a frecuencias naturales más bajas. Esto puede causar vibraciones de acoplamiento entre el cuerpo de la nave espacial y el mecanismo de despliegue, reduciendo la estabilidad del mecanismo. Por lo tanto, es importante estudiar la influencia de la densidad del material y el método de refuerzo en la frecuencia natural del mecanismo de despliegue de la barra de bisagra espacial.

2. Modelo del mecanismo de implementación de la barra de bisagra espacial

El mecanismo de despliegue de barra de bisagra espacial consiste en una parte de marco y una parte de barra. El marco y las varillas están conectados con ejes de bisagra, formando una estructura de soporte de tijera. Los métodos de refuerzo considerados en este estudio son el refuerzo de la biela y el refuerzo de la cuerda de alambre de acero. El refuerzo de la biela implica conectar dos varillas en forma de U en la misma dirección, mientras que el refuerzo de la cuerda de alambre de acero implica tirar una cuerda de alambre de acero alrededor de un rodillo. El modelo de elementos finitos del mecanismo se creó utilizando unidades SOLID45 para las partes del marco y la varilla y las unidades Beam188 para las partes de refuerzo.

3. Análisis modal

Se realizó un análisis modal para determinar las características de vibración y las frecuencias fundamentales de la estructura. Se consideraron dos materiales, de aluminio y fibra de carbono, y se compararon los métodos de refuerzo de las bielas y las cuerdas de alambre de acero. Los resultados mostraron que el mecanismo hecho de fibra de carbono con refuerzo de la biela tenía la frecuencia fundamental más alta, mientras que el mecanismo hecho de aluminio con refuerzo de cuerda de alambre de acero tenía la frecuencia fundamental más baja. El mecanismo hecho de fibra de carbono con refuerzo de la biela tenía una frecuencia fundamental 71.7% mayor que la del refuerzo de la cuerda de alambre de acero. Del mismo modo, el mecanismo hecho de aluminio con refuerzo de biela tenía una frecuencia fundamental 58% mayor que la del refuerzo de la cuerda de alambre de acero. En términos de densidad del material, la fibra de carbono tenía una frecuencia fundamental más alta que el aluminio, con una diferencia de 48.5% para el refuerzo de la biela y el 23.5% para el refuerzo de la cuerda de alambre de acero.

4.

Las frecuencias naturales del mecanismo de despliegue de la barra de bisagra espacial están influenciadas por los materiales y los métodos de refuerzo utilizados. La densidad del material tiene un impacto significativo en la frecuencia natural, con mayores densidades que resultan en frecuencias naturales más bajas. Los diferentes métodos de refuerzo también conducen a diferencias significativas en la frecuencia natural. Al seleccionar métodos y materiales de refuerzo para el mecanismo de despliegue de la barra de bisagra espacial, es importante considerar los factores que afectan la frecuencia natural. Estos hallazgos proporcionan orientación para el diseño, análisis y optimización del mecanismo.

En conclusión, el estudio de la influencia de la densidad del material y el método de refuerzo en la frecuencia natural del mecanismo de despliegue de la varilla de bisagra espacial es crucial para garantizar la estabilidad y el rendimiento del mecanismo. Con los avances en la tecnología, se pueden realizar más mejoras y optimizaciones para mejorar la dinámica y la eficiencia general de los mecanismos de implementación de la barra de la bisagra espacial.