Analiza trybu wewnętrznego Menocism Enters_hinge_tallsen

Streszczenie: Na naturalne częstotliwości mechanizmu rozszerzania pręta z zawiasów kosmicznych wpływają zastosowane materiały i metody wzmocnienia. W badaniu przeprowadzono analizę modalną przy użyciu oprogramowania ANSYS elementów skończonych w celu zbadania wpływu gęstości materiału i metody wzmocnienia na częstotliwość naturalną. Wyniki wykazały, że gęstość zastosowanego materiału ma znaczący wpływ na częstotliwość naturalną, z większym wpływem przy wyższych gęstościach. Ponadto różne metody wzmocnienia spowodowały również znaczne różnice w częstotliwości naturalnej. Wyniki tego badania dostarczają wskazówek dotyczących dynamicznej analizy i optymalizacji mechanizmu wdrażania pręta z zawiasem kosmicznym.

1.

Szybki rozwój przemysłu kosmicznego zwiększył popyt na duże mechanizmy wdrażania przestrzeni na dużą skalę. Mechanizmy te są stosowane do różnych zastosowań, takich jak elastyczne macierze ogniw słonecznych, anteny i struktury wsporcze do sond teledetekcji i sond głębinowych. Mechanizmy wdrażania muszą być składane i przechowywane podczas fazy uruchamiania, a następnie rozszerzone za pomocą źródła zasilania raz w przestrzeni. Jednak wraz ze wzrostem wielkości struktury wsporczej i zmniejsza się masa, zmniejsza się sztywność struktury, co prowadzi do niższych częstotliwości naturalnych. Może to powodować wibracje sprzęgające między korpusem statku kosmicznego a mechanizmem rozmieszczenia, zmniejszając stabilność mechanizmu. Dlatego ważne jest, aby zbadać wpływ gęstości materiału i metody wzmacniającej na naturalną częstotliwość mechanizmu rozmieszczenia pręta z zawiasem kosmicznym.

2. Model mechanizmu rozmieszczenia pręta z zawiasem kosmicznym

Mechanizm rozmieszczenia pręta z zawiasem kosmicznym składa się z części ramowej i części pręta. Rama i pręty są połączone przy użyciu wałków zawiasowych, tworząc strukturę nożycową. Metody wzmacniające rozważane w tym badaniu to łączenie wzmocnienia pręta i wzmocnienie liny stalowej. Wzmocnienie pręta łączącego polega na podłączeniu dwóch prętów w kształcie litery U w tym samym kierunku, podczas gdy wzmocnienie linowania z drutu stalowego polega na uzwojeniu stalowej liny wokół wałka. Model elementu skończonego mechanizmu został utworzony przy użyciu jednostek Solid45 dla części ramy i pręta oraz jednostek belki188 dla części zbrojenia.

3. Analiza modalna

Analizę modalną przeprowadzono w celu określenia charakterystyki wibracji i podstawowych częstotliwości struktury. Uwzględniono dwa materiały: aluminium i włókno węglowe oraz porównano metody wzmacniające pręty i liny stalowe. Wyniki wykazały, że mechanizm wykonany z włókna węglowego z wzmocnieniem pręta łączącego miał najwyższą podstawową częstotliwość, podczas gdy mechanizm wykonany z aluminium ze wzmocnieniem liny stalowej miał najniższą częstotliwość podstawową. Mechanizm wykonany z włókna węglowego z wzmocnieniem pręta łączącego miał podstawową częstotliwość o 71,7% większą niż mechanizm wzmacniający linę stalową. Podobnie mechanizm wykonany z aluminium z wzmocnieniem pręta łączącego miał podstawową częstotliwość 58% większą niż mechanizm wzmacniający linę stalową. Pod względem gęstości materiału włókno węglowe miało wyższą podstawową częstotliwość niż aluminium, z różnicą 48,5% w zakresie wzmocnienia pręta i 23,5% dla wzmocnienia liny stalowej.

4.

Na naturalne częstotliwości mechanizmu rozmieszczenia pręta zawiasu kosmicznego wpływają zastosowane materiały i metody wzmocnienia. Gęstość materiału ma znaczący wpływ na częstotliwość naturalną, przy czym wyższe gęstości powodują niższe częstotliwości naturalne. Różne metody wzmocnienia prowadzą również do znacznych różnic w częstotliwości naturalnej. Podczas wybierania metod i materiałów wzmacniających dla mechanizmu rozmieszczenia pręta z zawiasem kosmicznym ważne jest, aby wziąć pod uwagę czynniki wpływające na częstotliwość naturalną. Odkrycia te dostarczają wskazówek dotyczących projektowania, analizy i optymalizacji mechanizmu.

Podsumowując, badanie wpływu gęstości materiału i metody wzmocnienia na naturalną częstotliwość mechanizmu rozmieszczenia naprężania zawiasu kosmicznego ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia stabilności i wydajności mechanizmu. Wraz z postępem technologii można wprowadzić dalsze ulepszenia i optymalizacje w celu zwiększenia dynamiki i ogólnej wydajności mechanizmów rozmieszczenia zawiasów kosmicznych.