Análise de modo intrínseco de espacio Mecanismo de despregamento de varilla espacial

Resumo: As frecuencias naturais do mecanismo de expansión da varilla espacial están influenciadas polos materiais e os métodos de reforzo empregados. Este estudo realizou análises modais empregando o software de elementos finitos ANSYS para investigar a influencia da densidade de material e do método de reforzo na frecuencia natural. Os resultados demostraron que a densidade do material empregado ten un impacto significativo na frecuencia natural, con maior impacto a maiores densidades. Ademais, diferentes métodos de reforzo tamén deron como resultado diferenzas significativas na frecuencia natural. Os resultados deste estudo proporcionan orientacións para a análise e optimización dinámica do mecanismo de despregamento de varas espaciais.

1.

O rápido desenvolvemento da industria espacial aumentou a demanda de mecanismos de despregamento espacial a gran escala. Estes mecanismos úsanse para diversas aplicacións como matrices de células solares flexibles, antenas e estruturas de soporte para sondas de teledetección e espazo profundo. Os mecanismos de despregamento deben ser dobrados e almacenados durante a fase de lanzamento e logo ampliados usando unha fonte de alimentación unha vez no espazo. Non obstante, a medida que aumenta o tamaño da estrutura de soporte e a masa diminúe, a rixidez da estrutura diminúe, dando lugar a frecuencias naturais máis baixas. Isto pode provocar vibracións de acoplamiento entre o corpo da nave espacial e o mecanismo de despregamento, reducindo a estabilidade do mecanismo. Polo tanto, é importante estudar a influencia da densidade de material e do método de reforzo na frecuencia natural do mecanismo de despregamento da varilla espacial.

2. Modelo do mecanismo de despregamento da varilla espacial

O mecanismo de despregamento da varilla espacial consiste nunha parte de cadro e unha parte de varilla. O cadro e as varillas están conectadas usando eixes de bisagra, formando unha estrutura de soporte de tesoiras. Os métodos de reforzo considerados neste estudo están conectando o reforzo de varilla e o reforzo da corda de aceiro. O reforzo da varilla de conexión implica conectar dúas varas en forma de U na mesma dirección, mentres que o reforzo de corda de aceiro implica enrollar unha corda de aceiro ao redor dun rolo. O modelo de elemento finito do mecanismo creouse usando unidades Solid45 para as pezas de armazón e varilla e unidades BEAM188 para as pezas de reforzo.

3. Análise modal

A análise modal realizouse para determinar as características de vibración e as frecuencias fundamentais da estrutura. Consideráronse dous materiais, aluminio e fibra de carbono e comparáronse os métodos de reforzo para conectar as barras e as cordas de aceiro. Os resultados demostraron que o mecanismo feito de fibra de carbono con reforzo de varilla de conexión tiña a maior frecuencia fundamental, mentres que o mecanismo feito de aluminio con reforzo de corda de aceiro tiña a menor frecuencia fundamental. O mecanismo feito de fibra de carbono con reforzo de vara de conexión tiña unha frecuencia fundamental un 71,7% maior que a do reforzo de corda de aceiro. Do mesmo xeito, o mecanismo feito de aluminio con reforzo de varilla de conexión tiña unha frecuencia fundamental un 58% maior que a do reforzo de corda de aceiro. En termos de densidade de material, a fibra de carbono tiña unha frecuencia fundamental máis alta que o aluminio, cunha diferenza do 48,5% para conectar o reforzo de varilla e o 23,5% para o reforzo de corda de aceiro.

4.

As frecuencias naturais do mecanismo de despregamento da varilla espacial están influenciadas polos materiais e os métodos de reforzo empregados. A densidade do material ten un impacto significativo na frecuencia natural, con maiores densidades que resultan en frecuencias naturais máis baixas. Diferentes métodos de reforzo tamén levan a diferenzas significativas na frecuencia natural. Ao seleccionar métodos de reforzo e materiais para o mecanismo de despregamento de varas espaciais, é importante considerar os factores que afectan a frecuencia natural. Estes resultados proporcionan orientación para o deseño, análise e optimización do mecanismo.

En conclusión, o estudo da influencia da densidade de material e do método de reforzo sobre a frecuencia natural do mecanismo de despregamento da varilla espacial é crucial para garantir a estabilidade e o rendemento do mecanismo. Cos avances na tecnoloxía, pódense mellorar máis melloras e optimizacións para mellorar a dinámica e a eficiencia global dos mecanismos de despregamento de varas de bisagra espacial.