Analisi della modalità intrinseca dell'implementazione della cerniera spaziale meccanismo_hinge conoscenza_tallsen

Riassunto: le frequenze naturali del meccanismo di espansione della cerniera dello spazio sono influenzate dai materiali e dai metodi di rinforzo utilizzati. Questo studio ha condotto analisi modali utilizzando il software ad elementi finiti ANSYS per studiare l'influenza della densità del materiale e del metodo di rinforzo sulla frequenza naturale. I risultati hanno mostrato che la densità del materiale utilizzato ha un impatto significativo sulla frequenza naturale, con un impatto maggiore a densità più elevate. Inoltre, diversi metodi di rinforzo hanno portato anche a differenze significative nella frequenza naturale. I risultati di questo studio forniscono una guida per l'analisi dinamica e l'ottimizzazione del meccanismo di distribuzione della cerniera dello spazio.

1.

Il rapido sviluppo dell'industria spaziale ha aumentato la domanda di meccanismi di distribuzione dello spazio su larga scala. Questi meccanismi vengono utilizzati per varie applicazioni come array di celle solari flessibili, antenne e strutture di supporto per il telerilevamento e le sonde di spazio profondo. I meccanismi di distribuzione devono essere piegati e archiviati durante la fase di lancio e quindi espansi usando una fonte di alimentazione una volta nello spazio. Tuttavia, all'aumentare della dimensione della struttura di supporto e la massa diminuisce, la rigidità della struttura diminuisce, portando a frequenze naturali più basse. Ciò può causare vibrazioni di accoppiamento tra il corpo del veicolo spaziale e il meccanismo di distribuzione, riducendo la stabilità del meccanismo. Pertanto, è importante studiare l'influenza della densità del materiale e del metodo di rinforzo sulla frequenza naturale del meccanismo di distribuzione della cerniera dello spazio.

2. Modello del meccanismo di distribuzione della cerniera dello spazio

Il meccanismo di distribuzione della canna della cerniera spaziale è costituito da una parte del telaio e una parte dell'asta. Il telaio e le aste sono collegati utilizzando gli alberi di cerniera, formando una struttura di supporto a forbice. I metodi di rinforzo considerati in questo studio stanno collegando il rinforzo dell'asta e il rinforzo della corda in acciaio. Il rinforzo dell'asta di collegamento prevede il collegamento di due aste a forma di U nella stessa direzione, mentre il rinforzo della corda in acciaio prevede l'avvolgimento di una fune di filo in acciaio attorno a un rullo. Il modello a elementi finiti del meccanismo è stato creato utilizzando unità Solid45 per le parti del telaio e dell'asta e le unità del fascio188 per le parti di rinforzo.

3. Analisi modale

L'analisi modale è stata condotta per determinare le caratteristiche di vibrazione e le frequenze fondamentali della struttura. Sono stati considerati due materiali, in alluminio e fibra di carbonio e sono stati confrontati i metodi di rinforzo di collegamento e corde in filo d'acciaio. I risultati hanno mostrato che il meccanismo realizzato in fibra di carbonio con rinforzo dell'asta di collegamento aveva la più alta frequenza fondamentale, mentre il meccanismo realizzato in alluminio con rinforzo della corda in filo d'acciaio aveva la frequenza fondamentale più bassa. Il meccanismo realizzato in fibra di carbonio con rinforzo dell'asta di collegamento aveva una frequenza fondamentale del 71,7% maggiore di quello del rinforzo della corda in filo d'acciaio. Allo stesso modo, il meccanismo realizzato in alluminio con rinforzo dell'asta di collegamento aveva una frequenza fondamentale del 58% maggiore di quella del rinforzo della corda in filo d'acciaio. In termini di densità del materiale, la fibra di carbonio aveva una frequenza fondamentale più elevata rispetto all'alluminio, con una differenza del 48,5% per il rinforzo dell'asta di collegamento e il 23,5% per il rinforzo della corda in acciaio.

4.

Le frequenze naturali del meccanismo di distribuzione della cerniera dello spazio sono influenzate dai materiali e dai metodi di rinforzo utilizzati. La densità del materiale ha un impatto significativo sulla frequenza naturale, con densità più elevate con conseguenti frequenze naturali più basse. Diversi metodi di rinforzo portano anche a differenze significative nella frequenza naturale. Quando si selezionano metodi e materiali di rinforzo per il meccanismo di distribuzione della cerniera dello spazio, è importante considerare i fattori che influenzano la frequenza naturale. Questi risultati forniscono una guida per la progettazione, l'analisi e l'ottimizzazione del meccanismo.

In conclusione, lo studio dell'influenza della densità del materiale e del metodo di rinforzo sulla frequenza naturale del meccanismo di distribuzione della cerniera dello spazio è cruciale per garantire la stabilità e le prestazioni del meccanismo. Con i progressi della tecnologia, è possibile apportare ulteriori miglioramenti e ottimizzazioni per migliorare le dinamiche e l'efficienza complessiva dei meccanismi di distribuzione della cerniera dello spazio.