Intrinsieke modusanalyse van ruimtescharnierende staaf implementatie mechanisme_hinge kennis_tallsen

Samenvatting: De natuurlijke frequenties van het expansiemechanisme van de ruimte scharnieren worden beïnvloed door de gebruikte materialen en versterkingsmethoden. Deze studie voerde modale analyse uit met behulp van de eindige elementen software ANSYS om de invloed van materiaaldichtheid en versterkingsmethode op de natuurlijke frequentie te onderzoeken. De resultaten toonden aan dat de dichtheid van het gebruikte materiaal een significante invloed heeft op de natuurlijke frequentie, met een grotere impact bij hogere dichtheden. Bovendien resulteerden verschillende versterkingsmethoden ook in significante verschillen in natuurlijke frequentie. De bevindingen van deze studie bieden richtlijnen voor de dynamische analyse en optimalisatie van het ruimtescharnierstang -implementatiemechanisme.

1.

De snelle ontwikkeling van de ruimtevaartindustrie heeft de vraag naar grootschalige ruimte-implementatiemechanismen verhoogd. Deze mechanismen worden gebruikt voor verschillende toepassingen zoals flexibele zonnecelarrays, antennes en ondersteuningsstructuren voor teledetectie en diepe ruimtesondes. De implementatiemechanismen moeten worden gevouwen en opgeslagen tijdens de lanceerfase en vervolgens worden uitgebreid met behulp van een stroombron eenmaal in de ruimte. Naarmate de grootte van de ondersteuningsstructuur toeneemt en de massa afneemt, neemt de stijfheid van de structuur af, wat leidt tot lagere natuurlijke frequenties. Dit kan koppelingstrillingen tussen het ruimtevaartuig lichaam en het inzetmechanisme veroorzaken, waardoor de stabiliteit van het mechanisme wordt verminderd. Daarom is het belangrijk om de invloed van materiaaldichtheid en versterkingsmethode te bestuderen op de natuurlijke frequentie van het ruimtescharnierstangimplementatiemechanisme.

2. Model van het space scharnierstaaf implementatiemechanisme

Het space scharnierstaaf implementatiemechanisme bestaat uit een framedeel en een stanggedeelte. Het frame en de staven zijn verbonden met scharnierassen, waardoor een schaarsteunstructuur wordt gevormd. De versterkingsmethoden die in deze studie worden overwogen, zijn stangversterking en staaldraadversterking aansluiten. De verbindingsstaafversterking omvat het verbinden van twee U-vormige staven in dezelfde richting, terwijl de staaldraadtouwversterking inhoudt dat het wikkelen van een staaldraad rond een rol. Het eindige -elementmodel van het mechanisme is gemaakt met behulp van Solid45 -eenheden voor de frame- en staafonderdelen en balk188 -eenheden voor de versterkingsonderdelen.

3. Modale analyse

Modale analyse werd uitgevoerd om de trillingskenmerken en fundamentele frequenties van de structuur te bepalen. Twee materialen, aluminium en koolstofvezel, werden in aanmerking genomen en de versterkingsmethoden voor het aansluiten van staven en staaldraad touwen werden vergeleken. De resultaten toonden aan dat het mechanisme dat werd gemaakt van koolstofvezel met de versterking van de aansluitende staven de hoogste fundamentele frequentie had, terwijl het mechanisme gemaakt van aluminium met staaldraadtouwversterking de laagste fundamentele frequentie had. Het mechanisme gemaakt van koolstofvezel met de versterking van de aansluitende staaf had een fundamentele frequentie 71,7% groter dan die van staaldraadtouwversterking. Evenzo had het mechanisme gemaakt van aluminium met de versterking van de aansluitingstang een fundamentele frequentie van 58% groter dan die van staaldraadtouwversterking. Wat de materiaaldichtheid betreft, had koolstofvezel een hogere fundamentele frequentie dan aluminium, met een verschil van 48,5% voor het versterken van staafversterking en 23,5% voor versterking van de staaldraad.

4.

De natuurlijke frequenties van het ruimtescharnierstang -implementatiemechanisme worden beïnvloed door de gebruikte materialen en versterkingsmethoden. De dichtheid van het materiaal heeft een significante impact op de natuurlijke frequentie, met hogere dichtheden die resulteren in lagere natuurlijke frequenties. Verschillende versterkingsmethoden leiden ook tot significante verschillen in natuurlijke frequentie. Bij het selecteren van versterkingsmethoden en materialen voor het space scharnierstaaf implementatiemechanisme, is het belangrijk om rekening te houden met de factoren die de natuurlijke frequentie beïnvloeden. Deze bevindingen bieden richtlijnen voor het ontwerp, de analyse en de optimalisatie van het mechanisme.

Concluderend is de studie van de invloed van materiaaldichtheid en versterkingsmethode op de natuurlijke frequentie van het ruimtescharnierstangimplementatiemechanisme cruciaal om de stabiliteit en prestaties van het mechanisme te waarborgen. Met de technologische vooruitgang kunnen verdere verbeteringen en optimalisaties worden aangebracht om de dynamiek en de algehele efficiëntie van de inzetmechanismen van de ruimtescharnieren te verbeteren.