Análise de modo intrínseco de espacio Mecanismo de despregamento de varilla espacial 1

O rápido desenvolvemento da industria espacial necesitou a utilización de mecanismos de implantación espacial a gran escala para cumprir varios requisitos de aplicación. Non obstante, debido á limitación da capacidade do vehículo espacial, estes mecanismos deben ser dobrados e almacenados durante a fase de lanzamento. Cando se despregan, estes mecanismos poden experimentar unha rixidez reducida, obtendo frecuencias naturais máis baixas e vibracións de acoplamiento indesexables entre o corpo da nave espacial e o mecanismo de despregamento. Polo tanto, é esencial comprender os factores que inflúen na frecuencia natural do mecanismo de despregamento da varilla espacial para un mellor deseño e calibración.

Abstracto:

Cando se empregan diferentes materiais e métodos de reforzo no mecanismo de expansión da varilla espacial, as súas frecuencias naturais difiren significativamente. A análise modal mediante software de elementos finitos ANSYS pódese realizar para determinar o impacto da densidade de material e o método de reforzo na frecuencia natural. Os resultados da investigación indican que a densidade de material ten unha influencia significativa na frecuencia natural, cun maior impacto observado para maiores densidades. Ademais, diferentes métodos de reforzo tamén levan a diferenzas de frecuencia naturais substanciais. Este estudo ofrece unha orientación valiosa para a análise dinámica e a optimización adicional dos mecanismos de despregamento de varas de bisagra espacial.

Modelo de mecanismo de despregamento de varas de bisagra espacial:

O mecanismo de despregamento da varilla espacial consiste nunha parte de cadro e unha parte de varilla, cun soporte de tesoiras formado polas dúas varas do cadro e das varillas. O cadro está equipado con eixes de bisagra nos dous extremos, permitíndolle que estea articulada cos cadros superiores e inferiores. Os eixes da bisagra das varas serven de fixación de tres puntos, garantindo a estabilidade. Ademais, inclúense dúas estruturas de fortalecemento: a estrutura de varilla de conexión e a estrutura de corda de aceiro. O reforzo de barras de conexión emprega barras en forma de U conectadas na mesma dirección, mentres que o reforzo de corda de aceiro implica enrolar unha corda de aceiro ao redor dun rolo para unha rixidez engadida.

Modelo de elementos finitos:

O cadro e as pezas de punta modélanse empregando un modelo tridimensional sólido coa unidade Solid45. Esta unidade reflicte con precisión a situación real e proporciona resultados precisos. Por outra banda, a parte de reforzo modélase directamente usando a unidade BEAM188, ofrecendo potentes capacidades de análise lineal e mellores funcións de definición de datos de sección. O elemento de feixe xera un modelo matemático unidimensional da estrutura tridimensional, permitindo unha análise eficaz e eficaz.

Análise modal do mecanismo de despregamento de varas de bisagra espacial:

A análise modal axuda a determinar as características de vibración da estrutura, incluída a súa frecuencia natural e a forma do modo. Estes parámetros son cruciais para levar cargas dinámicas e serven de base para outros problemas de análise dinámica. Dado que o mecanismo de expansión do espazo require un deseño lixeiro, realízase unha análise modal de materiais de aluminio e fibra de carbono con reforzo de corda de conexión ou de aceiro. As frecuencias fundamentais obtidas preséntanse na táboa 1.

O estudo revela que as frecuencias naturais dos mecanismos de despregamento de varas de bisagra espacial varían en función dos materiais e métodos de reforzo empregados. A densidade de material ten unha influencia significativa na frecuencia natural, con maiores densidades que conducen a frecuencias fundamentais máis baixas. Ademais, diferentes métodos de reforzo resultan en diferenzas substanciais na frecuencia natural. En xeral, comprender estes factores permite a selección de métodos e materiais de reforzo apropiados para un mellor rendemento dos mecanismos de despregamento da varilla espacial.

En conclusión, os resultados da investigación poñen de relevo a importancia de considerar o método de densidade de material e reforzo no deseño e calibración dos mecanismos de despregamento de varas de bisagra espacial. A información proporcionada neste estudo axudará á selección precisa de materiais e métodos de reforzo, optimizando así o rendemento dinámico e a estabilidade dos mecanismos de despregamento espacial.