Внутренний анализ режима механизма развертывания стержня с видом на шарнир. 1

Быстрое развитие космической промышленности потребовало использования крупномасштабных механизмов развертывания пространства для удовлетворения различных требований применения. Однако из -за ограничения пропускной способности космического транспортного средства эти механизмы должны быть сложены и храниться на этапе запуска. При развертывании эти механизмы могут испытывать снижение жесткости, что приводит к более низким природным частотам и нежелательным вибрациям связи между корпусом космического корабля и механизмом развертывания. Следовательно, важно понимать факторы, влияющие на естественную частоту механизма развертывания стержня пространственного шарнира для лучшей конструкции и калибровки.

Абстрактный:

Когда различные материалы и методы подкрепления используются в механизме расширения шарнирных стержней, их естественные частоты значительно различаются. Модальный анализ с использованием программного обеспечения конечных элементов ANSYS может быть проведен для определения влияния метода плотности материала и подкрепления на естественную частоту. Результаты исследований показывают, что плотность материала оказывает значительное влияние на естественную частоту, при этом большее воздействие наблюдается на более высоких плотностях. Кроме того, различные методы подкрепления также приводят к существенным различиям в естественных частотах. Это исследование обеспечивает ценное руководство для динамического анализа и дальнейшей оптимизации механизмов развертывания стержней космического шарнира.

Модель механизма развертывания стержней космоса:

Механизм развертывания стержня пространства состоит из части рамы и части стержня, с опорой ножницы, образованной средними двумя стержнями рамы и стержнями. Рама оборудован шарнирными валами на обоих концах, что позволяет его шарнирным и нижним кадрам. Перекрытие стержней служит трехточечной фиксацией, обеспечивая стабильность. Кроме того, включены две укрепляющие конструкции: конструкция соединительного стержня и конструкция стальной проволочной веревки. В армировании соединительного стержня используются U-образные стержни, подключенные в том же направлении, в то время как арматура в стальном проволоке включает обмороку стальной проволочной веревкой вокруг ролика для дополнительной жесткости.

Модель конечных элементов:

Части рамы и стойки смоделированы с использованием твердого трехмерного моделирования с помощью единицы Solid45. Эта единица точно отражает фактическую ситуацию и дает точные результаты. С другой стороны, армирующая часть моделируется непосредственно с использованием блока Beam188, предлагая мощные возможности линейного анализа и лучшие функции определения данных раздела. Элемент луча генерирует одномерную математическую модель трехмерной структуры, обеспечивая эффективный и эффективный анализ.

Модальный анализ механизма развертывания стержня космического шарнира:

Модальный анализ способствует определению характеристик вибрации структуры, включая ее естественную частоту и форму моды. Эти параметры имеют решающее значение при динамических нагрузках и служат основой для других задач динамического анализа. Поскольку механизм расширения пространства требует легкой конструкции, проводится модальный анализ материалов из алюминия и углеродного волокна с помощью подкрепляющего шатуна или стальной проволочной веревки. Полученные фундаментальные частоты представлены в таблице 1.

Исследование показывает, что естественные частоты механизмов развертывания стержней космического шарнира варьируются в зависимости от используемых материалов и методов подкрепления. Плотность материала оказывает значительное влияние на естественную частоту, с более высокой плотностью, что приводит к более низким фундаментальным частотам. Кроме того, различные методы подкрепления приводят к существенным различиям в естественной частоте. В целом, понимание этих факторов позволяет выбирать соответствующие методы армирования и материалы для улучшения производительности механизмов развертывания стержня космического шарнира.

В заключение, результаты исследований подчеркивают важность рассмотрения метода плотности материальной плотности и усиления при проектировании и калибровке механизмов развертывания стержня космического шарнира. Информация, представленная в этом исследовании, поможет в точном выборе материалов и методов подкрепления, таким образом оптимизируя динамическую производительность и стабильность механизмов развертывания пространства.