Analyse en mode intrinsèque de la tige d'espace Mécanisme de déploiement de la tige_ 1

Le développement rapide de l'industrie spatiale a nécessité l'utilisation de mécanismes de déploiement spatial à grande échelle pour répondre à diverses exigences d'application. Cependant, en raison de la limitation de la capacité du véhicule spatial, ces mécanismes doivent être pliés et stockés pendant la phase de lancement. Lorsqu'ils sont dépliés, ces mécanismes peuvent subir une rigidité réduite, entraînant des fréquences naturelles plus faibles et des vibrations de couplage indésirables entre le corps du vaisseau spatial et le mécanisme de déploiement. Par conséquent, il est essentiel de comprendre les facteurs influençant la fréquence naturelle du mécanisme de déploiement de la tige de charnière spatiale pour une meilleure conception et étalonnage.

Abstrait:

Lorsque différents matériaux et méthodes de renforcement sont utilisés dans le mécanisme d'expansion de la tige de charnière spatiale, leurs fréquences naturelles diffèrent considérablement. L'analyse modale utilisant un logiciel à éléments finis ANSYS peut être effectuée pour déterminer l'impact de la densité des matériaux et de la méthode de renforcement sur la fréquence naturelle. Les résultats de la recherche indiquent que la densité matérielle a une influence significative sur la fréquence naturelle, avec un impact plus important observé pour des densités plus élevées. De plus, différentes méthodes de renforcement conduisent également à des différences de fréquence naturelle substantielles. Cette étude fournit des conseils précieux pour l'analyse dynamique et l'optimisation plus approfondie des mécanismes de déploiement des tiges d'espace.

Modèle de 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, avec un support de ciseaux formé par les deux tiges du milieu du cadre et des tiges. Le cadre est équipé d'arbres à charnière aux deux extrémités, ce qui lui permet d'être articulé avec les cadres supérieur et inférieur. Les arbres de charnière des tiges servent de fixation à trois points, garantissant la stabilité. De plus, deux structures de renforcement sont incluses: la structure de la tige de connexion et la structure de corde métallique en acier. Le renforcement des tiges de connexion utilise des tiges en forme de U connectées 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 pour plus de rigidité.

Modèle d'éléments finis:

Le cadre et les pièces de jambe de force sont modélisés en utilisant une modélisation tridimensionnelle solide avec l'unité Solid45. Cette unité reflète avec précision la situation réelle et fournit des résultats précis. D'un autre côté, la partie de renforcement est modélisée directement à l'aide de l'unité Beam188, offrant de puissantes capacités d'analyse linéaire et de meilleures fonctions de définition de données de section. L'élément de faisceau génère un modèle mathématique unidimensionnel de la structure tridimensionnelle, permettant une analyse efficace et efficace.

Analyse modale du mécanisme de déploiement de la canne à charnière spatiale:

L'analyse modale aide à déterminer les caractéristiques de vibration de la structure, y compris sa fréquence naturelle et sa forme de mode. Ces paramètres sont cruciaux pour porter des charges dynamiques et servent de base à d'autres problèmes d'analyse dynamique. Étant donné que le mécanisme d'expansion de l'espace nécessite une conception légère, une analyse modale des matériaux en aluminium et en fibre de carbone avec une bielle de connexion ou un renforcement de corde métallique en acier est effectuée. Les fréquences fondamentales obtenues sont présentées dans le tableau 1.

L'étude révèle que les fréquences naturelles des mécanismes de déploiement des tiges d'espace à charnière varient en fonction des matériaux et des méthodes de renforcement utilisées. La densité matérielle a une influence significative sur la fréquence naturelle, avec des densités plus élevées conduisant à des fréquences fondamentales plus faibles. De plus, différentes méthodes de renforcement entraînent des différences substantielles dans la fréquence naturelle. Dans l'ensemble, la compréhension de ces facteurs permet la sélection de méthodes et de matériaux de renforcement appropriés pour améliorer les performances des mécanismes de déploiement de la tige d'espace.

En conclusion, les résultats de la recherche mettent en évidence l'importance de considérer la densité des matériaux et la méthode de renforcement dans la conception et l'étalonnage des mécanismes de déploiement de la tige d'espace. Les informations fournies dans cette étude contribueront à la sélection précise des matériaux et des méthodes de renforcement, optimisant ainsi les performances dynamiques et la stabilité des mécanismes de déploiement de l'espace.