Analisi della modalità intrinseca dell'implementazione della cerniera spaziale meccanismo_hinge conoscenza_tallsen 1

Il rapido sviluppo dell'industria spaziale ha richiesto l'utilizzo di meccanismi di distribuzione dello spazio su larga scala per soddisfare vari requisiti di applicazione. Tuttavia, a causa della limitazione della capacità del veicolo spaziale, questi meccanismi devono essere piegati e conservati durante la fase di lancio. Quando si svolgono, questi meccanismi possono sperimentare una ridotta rigidità, con conseguenti frequenze naturali più basse e vibrazioni di accoppiamento indesiderabili tra il corpo del veicolo spaziale e il meccanismo di distribuzione. Pertanto, è essenziale comprendere i fattori che influenzano la frequenza naturale del meccanismo di distribuzione della cerniera dello spazio per una migliore progettazione e calibrazione.

Astratto:

Quando sono impiegati diversi materiali e metodi di rinforzo nel meccanismo di espansione della cerniera dello spazio, le loro frequenze naturali differiscono in modo significativo. L'analisi modale che utilizza un software ad elementi finiti ANSYS è possibile condurre per determinare l'impatto della densità del materiale e del metodo di rinforzo sulla frequenza naturale. I risultati della ricerca indicano che la densità del materiale ha un'influenza significativa sulla frequenza naturale, con un maggiore impatto osservato per densità più elevate. Inoltre, diversi metodi di rinforzo portano anche a notevoli differenze di frequenza naturale. Questo studio fornisce preziose indicazioni per l'analisi dinamica e un'ulteriore ottimizzazione dei meccanismi di distribuzione della cerniera della cerniera spaziale.

Modello di meccanismo di distribuzione della cerniera della cerniera spaziale:

Il meccanismo di distribuzione della canna della cerniera spaziale è costituito da una parte del telaio e una parte dell'asta, con un supporto a forbice formato dalle due aste del telaio e dalle aste. Il telaio è dotato di alberi di cerniera ad entrambe le estremità, permettendo che sia incernierato con le cornici superiori e inferiori. Gli alberi della cerniera delle aste fungono da fissazione a tre punti, garantendo stabilità. Inoltre, sono incluse due strutture di rafforzamento: la struttura dell'asta di collegamento e la struttura della corda del filo d'acciaio. Il rinforzo dell'asta di collegamento impiega aste a forma di U collegate nella stessa direzione, mentre il rinforzo della fune in acciaio prevede l'avvolgimento di una fune di filo d'acciaio attorno a un rullo per una maggiore rigidità.

Modello di elementi finiti:

Le parti del telaio e del montante sono modellate utilizzando una modellazione tridimensionale solida con l'unità Solid45. Questa unità riflette accuratamente la situazione reale e fornisce risultati precisi. D'altra parte, la parte di rinforzo viene modellata direttamente utilizzando l'unità BEAM188, offrendo potenti capacità di analisi lineare e migliori funzioni di definizione dei dati della sezione. L'elemento del raggio genera un modello matematico unidimensionale della struttura tridimensionale, consentendo un'analisi efficiente ed efficace.

Analisi modale del meccanismo di distribuzione della cerniera della cerniera spaziale:

L'analisi modale aiuta a determinare le caratteristiche di vibrazione della struttura, compresa la sua frequenza naturale e la forma della modalità. Questi parametri sono cruciali per i carichi dinamici del cuscinetto e servono come base per altri problemi di analisi dinamica. Poiché il meccanismo di espansione dello spazio richiede un design leggero, viene condotta un'analisi modale di materiali in alluminio e fibre di carbonio con asta di collegamento o rinforzo della corda in filo d'acciaio. Le frequenze fondamentali ottenute sono presentate nella Tabella 1.

Lo studio rivela che le frequenze naturali dei meccanismi di distribuzione della cerniera spaziale variano in base ai materiali e ai metodi di rinforzo impiegati. La densità del materiale ha un'influenza significativa sulla frequenza naturale, con densità più elevate che portano a frequenze fondamentali più basse. Inoltre, diversi metodi di rinforzo comportano differenze sostanziali nella frequenza naturale. Nel complesso, la comprensione di questi fattori consente la selezione di metodi e materiali di rinforzo appropriati per migliorare le prestazioni dei meccanismi di distribuzione della cerniera spaziale.

In conclusione, i risultati della ricerca evidenziano l'importanza di considerare la densità del materiale e il metodo di rinforzo nella progettazione e nella calibrazione dei meccanismi di distribuzione della cerniera della cerniera spaziale. Le informazioni fornite in questo studio aiuteranno l'accurata selezione di materiali e metodi di rinforzo, ottimizzando così le prestazioni dinamiche e la stabilità dei meccanismi di distribuzione dello spazio.