Analiza modului intrinsec al mecanismului de implementare a tijei de balamale spațiale 1

Dezvoltarea rapidă a industriei spațiale a necesitat utilizarea mecanismelor de implementare spațială la scară largă pentru a îndeplini diverse cerințe de aplicare. Cu toate acestea, din cauza limitării capacității vehiculului spațial, aceste mecanisme trebuie să fie pliate și depozitate în faza de lansare. Atunci când sunt desfășurate, aceste mecanisme pot experimenta o rigiditate redusă, ceea ce duce la frecvențe naturale mai mici și vibrații de cuplare nedorite între corpul navei spațiale și mecanismul de implementare. Prin urmare, este esențial să înțelegem factorii care influențează frecvența naturală a mecanismului de implementare a tijei de balamale spațiale pentru o mai bună proiectare și calibrare.

Abstract:

Atunci când diferite materiale și metode de întărire sunt utilizate în mecanismul de expansiune a tijei spațiale, frecvențele lor naturale diferă semnificativ. Analiza modală folosind software -ul cu elemente finite ANSYS poate fi realizată pentru a determina impactul densității materialelor și metodei de întărire asupra frecvenței naturale. Rezultatele cercetării indică faptul că densitatea materială are o influență semnificativă asupra frecvenței naturale, cu un impact mai mare observat pentru densități mai mari. În plus, diferite metode de întărire duc, de asemenea, la diferențe substanțiale de frecvență naturală. Acest studiu oferă îndrumări valoroase pentru analiza dinamică și optimizarea ulterioară a mecanismelor de implementare a tijei spațiale.

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, cu un suport de foarfecă format din cele două tije din mijloc ale cadrului și tijelor. Cadrul este echipat cu arbori de balamale la ambele capete, permițându -i să fie balansat cu cadrele superioare și inferioare. Arborele de balamale ale tijelor servesc ca fixare în trei puncte, asigurând stabilitatea. Mai mult, sunt incluse două structuri de întărire: structura tijei de conectare și structura frânghiei de sârmă de oțel. Armarea tijei de conectare folosește tije în formă de U conectate în aceeași direcție, în timp ce armarea de sârmă de oțel implică înfășurarea unei frânghii de sârmă de oțel în jurul unui role pentru o rigiditate suplimentară.

Model de element finit:

Piesele de cadru și structură sunt modelate folosind o modelare tridimensională solidă cu unitatea Solid45. Această unitate reflectă cu exactitate situația reală și oferă rezultate precise. Pe de altă parte, partea de întărire este modelată direct folosind unitatea BEAM188, oferind capacități puternice de analiză liniară și funcții mai bune de definire a datelor. Elementul fascicul generează un model matematic unidimensional al structurii tridimensionale, permițând o analiză eficientă și eficientă.

Analiza modală a mecanismului de implementare a tijei de balamale spațiale:

Analiza modală ajută la determinarea caracteristicilor de vibrație ale structurii, inclusiv frecvența naturală și forma modului. Acești parametri sunt cruciali pentru a purta sarcini dinamice și servesc ca bază pentru alte probleme de analiză dinamică. Deoarece mecanismul de extindere a spațiului necesită un proiectare ușoară, analiza modală a materialelor din aluminiu și din fibră de carbon, fie cu tijă de conectare, fie cu armătură de frânghie din oțel. Frecvențele fundamentale obținute sunt prezentate în tabelul 1.

Studiul relevă că frecvențele naturale ale mecanismelor de implementare a tijei spațiale variază în funcție de materialele și metodele de întărire utilizate. Densitatea materialului are o influență semnificativă asupra frecvenței naturale, cu densități mai mari ducând la frecvențe fundamentale mai mici. Mai mult, diferite metode de întărire au ca rezultat diferențe substanțiale în frecvența naturală. În general, înțelegerea acestor factori permite selectarea metodelor și materialelor de consolidare adecvate pentru performanța îmbunătățită a mecanismelor de implementare a tijei spațiale.

În concluzie, concluziile cercetării evidențiază importanța luării în considerare a densității materialelor și a metodei de întărire în proiectarea și calibrarea mecanismelor de implementare a tijei de balamale spațiale. Informațiile furnizate în acest studiu vor ajuta la selectarea exactă a materialelor și a metodelor de întărire, optimizând astfel performanța dinamică și stabilitatea mecanismelor de implementare spațială.