スペースの固有モード分析ヒンジロッド展開メカニズム_hinge知識_tallsen

要約：スペースヒンジロッドの拡張メカニズムの自然周波数は、使用される材料と補強方法の影響を受けます。 この研究では、有限要素ソフトウェアANSYSを使用してモーダル分析を実施して、材料密度と強化法が固有周波数に及ぼす影響を調査しました。 結果は、使用される材料の密度が固有周波数に大きな影響を及ぼし、より高い密度で大きな影響を与えることを示しました。 さらに、異なる補強方法は、固有頻度に大きな違いをもたらしました。 この研究の結果は、スペースヒンジロッド展開メカニズムの動的分析と最適化のガイダンスを提供します。

1.

宇宙産業の急速な発展により、大規模なスペース展開メカニズムの需要が高まりました。 これらのメカニズムは、柔軟な太陽電池アレイ、アンテナ、リモートセンシングやディープスペースプローブのサポート構造などのさまざまなアプリケーションに使用されます。 展開メカニズムは、起動段階で折りたたんで保存し、宇宙で1回電源を使用して拡張する必要があります。 ただし、サポート構造のサイズが大きくなり、質量が減少すると、構造の剛性が低下し、自然周波数が低くなります。 これにより、宇宙船の本体と展開メカニズムの間の結合振動を引き起こし、メカニズムの安定性が低下する可能性があります。 したがって、宇宙ヒンジのロッド展開メカニズムの固有周波数に対する材料密度と補強法の影響を研究することが重要です。

2. スペースヒンジロッド展開メカニズムのモデル

スペースヒンジロッドの展開メカニズムは、フレームパーツとロッドパーツで構成されています。 フレームとロッドはヒンジシャフトを使用して接続されており、シザーサポート構造を形成します。 この研究で検討されている補強方法は、ロッドの補強と鋼鉄のワイヤーロープの補強を接続することです。 コネクティングロッドの補強には、2つのU字型のロッドを同じ方向に接続することが含まれますが、スチールワイヤーロープの補強には、ローラーの周りにスチールワイヤーロープを曲げることが含まれます。 メカニズムの有限要素モデルは、フレームおよびロッドパーツにSolid45ユニットを使用して作成され、補強部にはBeam188ユニットが作成されました。

3. モーダル分析

構造の振動特性と基本周波数を決定するために、モーダル分析が実施されました。 アルミニウムと炭素繊維の2つの材料が考慮され、ロッドと鋼線ロープを接続する補強方法を比較しました。 結果は、コネクティングロッドの補強材を備えた炭素繊維で作られたメカニズムが最も基本周波数が最も高いことを示し、一方、スチールワイヤロープ補強をしたアルミニウムで作られたメカニズムの基本周波数は最も低いことが示されました。 コネクティングロッド補強を伴う炭素繊維で作られたメカニズムは、鋼線ロープ補強の基本周波数71.7％よりも71.7％大きくなりました。 同様に、コネクティングロッドの補強材を備えたアルミニウムで作られたメカニズムは、鋼線ロープ補強の基本周波数よりも58％大きくなりました。 材料密度に関しては、炭素繊維はアルミニウムよりも基本周波数が高く、ロッドの補強材の接続では48.5％、スチールワイヤロープ補強の場合は23.5％でした。

4.

スペースヒンジロッドの展開メカニズムの自然周波数は、使用される材料と補強方法の影響を受けます。 材料の密度は、固定周波数に大きな影響を及ぼし、密度が高くなると天然周波数が低くなります。 さまざまな補強方法も、固有周波数に大きな違いをもたらします。 スペースヒンジロッドの展開メカニズムの補強方法と材料を選択する場合、固有周波数に影響する要因を考慮することが重要です。 これらの調査結果は、メカニズムの設計、分析、および最適化のガイダンスを提供します。

結論として、宇宙ヒンジの展開メカニズムの固有周波数に対する材料密度と補強法の影響の研究は、メカニズムの安定性と性能を確保するために重要です。 テクノロジーの進歩により、スペースヒンジの展開メカニズムのダイナミクスと全体的な効率を高めるために、さらなる改善と最適化を行うことができます。