Внутренний анализ режима механизма развертывания стержня с видом на шарнир.

Аннотация: на естественные частоты механизма расширения шарнирных стержней влияют используемые материалы и методы армирования. Это исследование проводило модальный анализ с использованием программного обеспечения конечных элементов ANSYS для изучения влияния метода плотности материала и подкрепления на естественную частоту. Результаты показали, что плотность используемого материала оказывает значительное влияние на естественную частоту, с большим воздействием при более высоких плотностях. Кроме того, различные методы подкрепления также привели к значительным различиям в естественной частоте. Результаты этого исследования обеспечивают руководство по динамическому анализу и оптимизации механизма развертывания шарнирных стержней.

1.

Быстрое развитие космической промышленности увеличило спрос на крупномасштабные механизмы развертывания пространства. Эти механизмы используются для различных применений, таких как гибкие массивы солнечных элементов, антенны и опорные структуры для дистанционного зонда и зондов глубокого пространства. Механизмы развертывания должны быть сложены и сохранены на этапе запуска, а затем расширены с помощью источника питания один раз в пространстве. Однако по мере увеличения размера опорной структуры и уменьшается масса, жесткость структуры уменьшается, что приводит к более низким природным частотам. Это может вызвать сочетание вибраций между корпусом космического корабля и механизмом развертывания, снижая стабильность механизма. Следовательно, важно изучить влияние метода плотности материала и подкрепления на естественную частоту механизма развертывания шарнирных стержней.

2. Модель механизма развертывания стержня в шарнире

Механизм развертывания стержня пространственного шарнира состоит из каркасной части и части стержня. Рама и стержни соединены с использованием шарнирных валов, образуя структуру поддержки ножниц. Методы армирования, рассмотренные в этом исследовании, - это усиление усиления шатуна и усиление стального проволочного веревки. Усиление шатуна включает в себя соединение двух U-образных стержней в том же направлении, в то время как армирование стальной проволоки включает в себя обмороку стального проволочного веревки вокруг ролика. Модель конечного элемента механизма была создана с использованием единиц Solid45 для частей рамы и стержня и единиц BEAM188 для деталей армирования.

3. Модальный анализ

Модальный анализ был проведен для определения характеристик вибрации и фундаментальных частот структуры. Были рассмотрены два материала, алюминиевое и углеродное волокно, и сравнивались методы усиления соединительных стержней и стальных проволочных каналов. Результаты показали, что механизм из углеродного волокна с усилением шатуна имел самую высокую фундаментальную частоту, в то время как механизм, изготовленный из алюминия с армированием стальной проволочной веревки, имел самую низкую фундаментальную частоту. Механизм, изготовленный из углеродного волокна с усилением шатуна, имел фундаментальную частоту на 71,7% больше, чем у армирования стального проволочного каната. Точно так же механизм, изготовленный из алюминия с усилением соединительного стержня, имел фундаментальную частоту на 58% больше, чем у арматуры стальной проволоки. С точки зрения плотности материала, углеродное волокно имело более высокую фундаментальную частоту, чем алюминий, с разницей в 48,5% для соединения арматуры шатуна и 23,5% для арматуры стального проволока.

4.

На естественные частоты механизма развертывания стержня пространственного шарнира влияют используемые материалы и методы армирования. Плотность материала оказывает значительное влияние на естественную частоту, с более высокой плотностью, что приводит к более низким природным частотам. Различные методы подкрепления также приводят к значительным различиям в естественной частоте. При выборе методов подкрепления и материалов для механизма развертывания стержня пространственного шарнира важно учитывать факторы, которые влияют на естественную частоту. Эти результаты обеспечивают руководство для проектирования, анализа и оптимизации механизма.

В заключение, изучение влияния метода плотности материала и подкрепления на естественную частоту механизма развертывания шарнирного стержня имеет решающее значение для обеспечения стабильности и характеристик механизма. Благодаря достижениям в области технологий можно сделать дальнейшие улучшения и оптимизации для повышения динамики и общей эффективности механизмов развертывания стержней космического шарнира.