Analyse en mode intrinsèque de la tige d'espace Mécanisme de déploiement de la tige_

Résumé: Les fréquences naturelles du mécanisme d'expansion de la tige de charnière spatiale sont influencées par les matériaux et les méthodes de renforcement utilisées. Cette étude a effectué une analyse modale à l'aide du logiciel d'éléments finis ANSYS pour étudier l'influence de la densité des matériaux et de la méthode de renforcement sur la fréquence naturelle. Les résultats ont montré que la densité du matériau utilisé a un impact significatif sur la fréquence naturelle, avec un impact plus élevé à des densités plus élevées. De plus, différentes méthodes de renforcement ont également entraîné des différences significatives de fréquence naturelle. Les résultats de cette étude fournissent des conseils pour l'analyse dynamique et l'optimisation du mécanisme de déploiement de la tige d'espace.

1.

Le développement rapide de l'industrie spatiale a augmenté la demande de mécanismes de déploiement spatial à grande échelle. Ces mécanismes sont utilisés pour diverses applications telles que les réseaux de cellules solaires flexibles, les antennes et les structures de support pour la télédétection et les sondes d'espace profond. Les mécanismes de déploiement doivent être pliés et stockés pendant la phase de lancement, puis étendus à l'aide d'une source d'alimentation une fois dans l'espace. Cependant, à mesure que la taille de la structure de support augmente et que la masse diminue, la rigidité de la structure diminue, entraînant des fréquences naturelles plus faibles. Cela peut provoquer des vibrations de couplage entre le corps du vaisseau spatial et le mécanisme de déploiement, réduisant la stabilité du mécanisme. Par conséquent, il est important d'étudier l'influence de la densité des matériaux et de la méthode de renforcement sur la fréquence naturelle du mécanisme de déploiement de la tige d'espace.

2. Modèle du mécanisme de déploiement de la canne à charnière spatiale

Le mécanisme de déploiement de la tige de charnière spatiale se compose d'une partie du cadre et d'une partie de tige. Le cadre et les tiges sont connectés à l'aide d'arbres de charnière, formant une structure de support de ciseaux. Les méthodes de renforcement considérées dans cette étude sont le renforcement des tiges de connexion et le renforcement de la corde métallique en acier. Le renforcement des tiges de connexion implique de connecter deux tiges en U dans la même direction, tandis que le renforcement de la corde métallique en acier implique une enroulement d'une corde métallique en acier autour d'un rouleau. Le modèle d'éléments finis du mécanisme a été créé à l'aide d'unités Solid45 pour les pièces de cadre et de tige et les unités de faisceau188 pour les pièces d'armature.

3. Analyse modale

Une analyse modale a été réalisée pour déterminer les caractéristiques des vibrations et les fréquences fondamentales de la structure. Deux matériaux, en aluminium et en fibre de carbone, ont été pris en compte, et les méthodes d'armature des bielles et des cordes en métal en acier ont été comparées. Les résultats ont montré que le mécanisme en fibre de carbone avec l'armature des tiges de connexion avait la fréquence fondamentale la plus élevée, tandis que le mécanisme en aluminium avec un armature en corde métallique en acier avait la fréquence fondamentale la plus basse. Le mécanisme en fibre de carbone avec un armature de tige de connexion avait une fréquence fondamentale de 71,7% supérieure à celle de l'armature de la corde métallique en acier. De même, le mécanisme en aluminium à l'armature des tiges de connexion avait une fréquence fondamentale de 58% supérieure à celle de l'armature de la corde métallique en acier. En termes de densité des matériaux, la fibre de carbone avait une fréquence fondamentale plus élevée que l'aluminium, avec une différence de 48,5% pour le renforcement des tiges de connexion et 23,5% pour le renforcement de la corde métallique en acier.

4.

Les fréquences naturelles du mécanisme de déploiement de la tige de charnière spatiale sont influencées par les matériaux et les méthodes de renforcement utilisées. La densité du matériau a un impact significatif sur la fréquence naturelle, avec des densités plus élevées entraînant des fréquences naturelles plus faibles. Différentes méthodes de renforcement conduisent également à des différences significatives de fréquence naturelle. Lors de la sélection des méthodes de renforcement et des matériaux pour le mécanisme de déploiement de la tige d'espace, il est important de considérer les facteurs qui affectent la fréquence naturelle. Ces résultats fournissent des conseils pour la conception, l'analyse et l'optimisation du mécanisme.

En conclusion, l'étude de l'influence de la densité des matériaux et de la méthode de renforcement sur la fréquence naturelle du mécanisme de déploiement de la tige d'espace est cruciale pour assurer la stabilité et les performances du mécanisme. Avec les progrès technologiques, des améliorations et des optimisations supplémentaires peuvent être apportées pour améliorer la dynamique et l'efficacité globale des mécanismes de déploiement des tiges d'espace.