Intrinsieke modusanalyse van ruimtescharnierende staaf implementatie mechanisme_hinge kennis_tallsen 1

De snelle ontwikkeling van de ruimtevaartindustrie heeft het gebruik van grootschalige ruimte-implementatiemechanismen nodig om aan verschillende toepassingsvereisten te voldoen. Vanwege de beperking van de ruimtevoertuigcapaciteit moeten deze mechanismen echter worden gevouwen en opgeslagen tijdens de lanceerfase. Wanneer ze zich ontvouwen, kunnen deze mechanismen verminderde stijfheid ervaren, wat resulteert in lagere natuurlijke frequenties en ongewenste koppelingstrillingen tussen het ruimtevaartuig lichaam en het implementatiemechanisme. Daarom is het essentieel om de factoren te begrijpen die de natuurlijke frequentie van het ruimtescharnierstang implementatiemechanisme voor een beter ontwerp en kalibratie beïnvloeden.

Abstract:

Wanneer verschillende materialen en versterkingsmethoden worden gebruikt in het ruimtelijke scharnierstaafuitbreidingsmechanisme, verschillen hun natuurlijke frequenties aanzienlijk. Modale analyse met behulp van eindige elementen software ANSYS kan worden uitgevoerd om de impact van materiaaldichtheid en versterkingsmethode op de natuurlijke frequentie te bepalen. De onderzoeksresultaten geven aan dat materiaaldichtheid een significante invloed heeft op de natuurlijke frequentie, met een grotere impact waargenomen voor hogere dichtheden. Bovendien leiden verschillende versterkingsmethoden ook tot substantiële natuurlijke frequentieverschillen. Deze studie biedt waardevolle richtlijnen voor de dynamische analyse en verdere optimalisatie van ruimtescharnierstangimplementatiemechanismen.

Model van ruimtescharnierstang implementatiemechanisme:

Het space scharnierstaaf implementatiemechanisme bestaat uit een framedeel en een staafgedeelte, met een schaarondersteuning gevormd door de middelste twee staven van het frame en de staven. Het frame is uitgerust met scharnierassen aan beide uiteinden, waardoor het kan scharnieren met de bovenste en onderste frames. De scharnierassen van de staven dienen als driepunts fixatie, waardoor stabiliteit wordt gewaarborgd. Bovendien zijn twee versterkingsstructuren opgenomen: de structuur van de verbindingsstang en de staaldraadstructuur. De verbindingsstaafversterking maakt gebruik van U-vormige staven die in dezelfde richting zijn aangesloten, terwijl de versterking van de staaldraadtouw omvat het wikkelen van een staaldraadtouw rond een rol voor extra stijfheid.

Eindige elementenmodel:

Het frame- en stutgedeelten worden gemodelleerd met behulp van solide driedimensionale modellering met de SOLID45-eenheid. Deze eenheid weerspiegelt nauwkeurig de werkelijke situatie en biedt precieze resultaten. Aan de andere kant wordt het versterkingsgedeelte direct gemodelleerd met behulp van de Beam188 -eenheid, die krachtige lineaire analysemogelijkheden en betere functies voor het definiëren van sectiegegevens biedt. Het balkelement genereert een eendimensionaal wiskundig model van de driedimensionale structuur, waardoor efficiënte en effectieve analyse mogelijk wordt.

Modale analyse van het implementatiemechanisme van de ruimteschepende staaf:

Modale analyse helpt bij het bepalen van de trillingskarakteristieken van de structuur, inclusief de natuurlijke frequentie en modusvorm. Deze parameters zijn cruciaal bij het dragen van dynamische belastingen en dienen als basis voor andere dynamische analyseproblemen. Aangezien het ruimte -expansiemechanisme lichtgewicht ontwerp vereist, wordt modale analyse van aluminium- en koolstofvezelmaterialen met een verbindingsstaaf of staaldraadtouwversterking uitgevoerd. De verkregen fundamentele frequenties worden gepresenteerd in tabel 1.

Uit de studie blijkt dat de natuurlijke frequenties van de inzetmechanismen van de ruimtescharnieren van staven variëren op basis van de gebruikte materialen en versterkingsmethoden. Materiaaldichtheid heeft een significante invloed op de natuurlijke frequentie, met hogere dichtheden die leiden tot lagere fundamentele frequenties. Bovendien resulteren verschillende versterkingsmethoden in substantiële verschillen in de natuurlijke frequentie. Over het algemeen maakt het begrijpen van deze factoren de selectie van geschikte versterkingsmethoden en materialen mogelijk voor verbeterde prestaties van de implementatiemechanismen van ruimtescharnieren.

Concluderend, de onderzoeksresultaten benadrukken het belang van het overwegen van materiaaldichtheid en versterkingsmethode bij het ontwerp en de kalibratie van ruimtescharnier -staafimplementatiemechanismen. De informatie die in deze studie wordt verstrekt, zal helpen bij de nauwkeurige selectie van materialen en versterkingsmethoden, waardoor de dynamische prestaties en stabiliteit van ruimte -implementatiemechanismen worden geoptimaliseerd.