Analiza modului intrinsec al mecanismului de implementare a tijei de balamale spațiale

Rezumat: Frecvențele naturale ale mecanismului de expansiune a tijei de balamale spațiale sunt influențate de materialele și metodele de întărire utilizate. Acest studiu a efectuat o analiză modală folosind software -ul cu element finit ANSYS pentru a investiga influența densității materialelor și a metodei de întărire asupra frecvenței naturale. Rezultatele au arătat că densitatea materialului utilizat are un impact semnificativ asupra frecvenței naturale, cu un impact mai mare la densități mai mari. În plus, diferite metode de întărire au dus, de asemenea, la diferențe semnificative de frecvență naturală. Rezultatele acestui studiu oferă îndrumări pentru analiza dinamică și optimizarea mecanismului de implementare a tijei de balamale spațiale.

1.

Dezvoltarea rapidă a industriei spațiale a sporit cererea de mecanisme de implementare spațială la scară largă. Aceste mecanisme sunt utilizate pentru diverse aplicații, cum ar fi tablouri de celule solare flexibile, antene și structuri de sprijin pentru sonde de teledetecție și spațiu profund. Mecanismele de implementare trebuie să fie pliate și stocate în faza de lansare și apoi extinse folosind o sursă de alimentare o dată în spațiu. Cu toate acestea, pe măsură ce dimensiunea structurii de sprijin crește și masa scade, rigiditatea structurii scade, ceea ce duce la frecvențe naturale mai mici. Acest lucru poate provoca vibrații de cuplare între corpul navei spațiale și mecanismul de implementare, reducând stabilitatea mecanismului. Prin urmare, este important să studiem influența densității materialelor și a metodei de întărire asupra frecvenței naturale a mecanismului de implementare a tijei spațiale.

2. Modelul mecanismului de implementare a tijei de balamale spațiale

Mecanismul de implementare a tijei de balamale spațiale constă dintr -o parte a cadrului și o parte a tijei. Cadrul și tijele sunt conectate folosind arbori de balamale, formând o structură de susținere a foarfecelor. Metodele de întărire luate în considerare în acest studiu sunt conectarea armăturii tijei și a armei de sârmă de oțel. Armarea tijei de conectare presupune conectarea a două tije în formă de U în aceeași direcție, în timp ce armarea de sârmă de oțel implică înfășurarea unei frânghii de sârmă de oțel în jurul unui role. Modelul de element finit al mecanismului a fost creat folosind unități Solid45 pentru piese de cadru și tijă și unități BEAM188 pentru piesele de întărire.

3. Analiza modală

Analiza modală a fost realizată pentru a determina caracteristicile vibrațiilor și frecvențele fundamentale ale structurii. Au fost luate în considerare două materiale, aluminiu și fibre de carbon, iar metodele de armare ale tijelor de conectare și frânghii de sârmă de oțel au fost comparate. Rezultatele au arătat că mecanismul realizat din fibra de carbon cu întărirea tijei de conectare a avut cea mai mare frecvență fundamentală, în timp ce mecanismul realizat din aluminiu cu armare de sârmă de oțel a avut cea mai mică frecvență fundamentală. Mecanismul realizat din fibre de carbon cu armătirea tijei de conectare a avut o frecvență fundamentală cu 71,7% mai mare decât cea a armăturii cu frânghii de sârmă de oțel. În mod similar, mecanismul realizat de aluminiu cu armarea tijei de conectare a avut o frecvență fundamentală cu 58% mai mare decât cea a armăturii de funie de sârmă de oțel. În ceea ce privește densitatea materialelor, fibra de carbon a avut o frecvență fundamentală mai mare decât aluminiul, cu o diferență de 48,5% pentru conectarea armăturii tijei și 23,5% pentru armarea cu sârmă de oțel.

4.

Frecvențele naturale ale mecanismului de implementare a tijei de balamale spațiale sunt influențate de materialele și metodele de întărire utilizate. Densitatea materialului are un impact semnificativ asupra frecvenței naturale, cu densități mai mari rezultând frecvențe naturale mai mici. Metode de întărire diferite duc, de asemenea, la diferențe semnificative de frecvență naturală. Atunci când selectați metode și materiale de întărire pentru mecanismul de implementare a tijei de balamale spațiale, este important să luăm în considerare factorii care afectează frecvența naturală. Aceste descoperiri oferă îndrumări pentru proiectarea, analiza și optimizarea mecanismului.

În concluzie, studiul influenței densității materialelor și a metodei de întărire asupra frecvenței naturale a mecanismului de implementare a tijei spațiale este crucial pentru asigurarea stabilității și performanței mecanismului. Odată cu progresele tehnologiei, se pot face îmbunătățiri și optimizări suplimentare pentru a îmbunătăți dinamica și eficiența generală a mecanismelor de implementare a tijei de balamale spațiale.