Análisis de modo intrínseco del mecanismo de implementación de la barra de la bisagra espacial_inge Knowledge_tallsen 1

El rápido desarrollo de la industria espacial ha requerido la utilización de mecanismos de implementación espacial a gran escala para cumplir con diversos requisitos de aplicación. Sin embargo, debido a la limitación de la capacidad del vehículo espacial, estos mecanismos deben doblarse y almacenarse durante la fase de lanzamiento. Cuando se desarrollan, estos mecanismos pueden experimentar una rigidez reducida, lo que resulta en frecuencias naturales más bajas y vibraciones de acoplamiento indeseables entre el cuerpo de la nave espacial y el mecanismo de despliegue. Por lo tanto, es esencial comprender los factores que influyen en la frecuencia natural del mecanismo de despliegue de la varilla de bisagra espacial para un mejor diseño y calibración.

Abstracto:

Cuando se emplean diferentes materiales y métodos de refuerzo en el mecanismo de expansión de la barra de bisagra espacial, sus frecuencias naturales difieren significativamente. El análisis modal que utiliza el software de elementos finitos se puede realizar ANSYS para determinar el impacto de la densidad del material y el método de refuerzo en la frecuencia natural. Los resultados de la investigación indican que la densidad del material tiene una influencia significativa en la frecuencia natural, con un mayor impacto observado para mayores densidades. Además, los diferentes métodos de refuerzo también conducen a diferencias sustanciales de frecuencia natural. Este estudio proporciona una guía valiosa para el análisis dinámico y una mayor optimización de los mecanismos de despliegue de la barra de bisagra espacial.

Modelo de mecanismo de despliegue de barra de bisagra espacial:

El mecanismo de despliegue de la barra de bisagra espacial consiste en una parte del marco y una parte de la barra, con un soporte de tijera formado por las dos barras del centro del marco y las varillas. El marco está equipado con ejes de bisagra en ambos extremos, lo que permite que se bisagran con los marcos superiores e inferiores. Los ejes de bisagra de las varillas sirven como fijación de tres puntos, asegurando la estabilidad. Además, se incluyen dos estructuras de refuerzo: la estructura de la biela y la estructura de la cuerda de alambre de acero. El refuerzo de la biela emplea las varillas en forma de U conectadas 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 para una mayor rigidez.

Modelo de elementos finitos:

El marco y las partes del puntal se modelan utilizando modelado tridimensional sólido con la unidad SOLID45. Esta unidad refleja con precisión la situación real y proporciona resultados precisos. Por otro lado, la parte de refuerzo se modela directamente con la unidad Beam188, que ofrece potentes capacidades de análisis lineal y mejores funciones de definición de datos de sección. El elemento del haz genera un modelo matemático unidimensional de la estructura tridimensional, lo que permite un análisis eficiente y efectivo.

Análisis modal del mecanismo de implementación de la barra de la bisagra espacial:

El análisis modal ayuda a determinar las características de vibración de la estructura, incluida su frecuencia natural y forma de modo. Estos parámetros son cruciales en el rodamiento de cargas dinámicas y sirven como base para otros problemas de análisis dinámico. Dado que el mecanismo de expansión del espacio requiere un diseño liviano, se realiza un análisis modal de los materiales de aluminio y fibra de carbono con biela o refuerzo de cuerda de alambre de acero. Las frecuencias fundamentales obtenidas se presentan en la Tabla 1.

El estudio revela que las frecuencias naturales de los mecanismos de despliegue de la barra de bisagra espacial varían según los materiales y los métodos de refuerzo empleados. La densidad del material tiene una influencia significativa en la frecuencia natural, con densidades más altas que conducen a frecuencias fundamentales más bajas. Además, los diferentes métodos de refuerzo dan como resultado diferencias sustanciales en la frecuencia natural. En general, comprender estos factores permite la selección de métodos y materiales de refuerzo apropiados para un mejor rendimiento de los mecanismos de despliegue de la barra de bisagra espacial.

En conclusión, los resultados de la investigación resaltan la importancia de considerar la densidad del material y el método de refuerzo en el diseño y la calibración de los mecanismos de despliegue de la varilla de bisagra espacial. La información proporcionada en este estudio ayudará en la selección precisa de materiales y métodos de refuerzo, optimizando así el rendimiento dinámico y la estabilidad de los mecanismos de implementación espacial.