การวิเคราะห์โหมดที่แท้จริงของกลไกการปรับใช้แกนกลาง

บทคัดย่อ: ความถี่ธรรมชาติของกลไกการขยายตัวของแกนบานพับอวกาศได้รับอิทธิพลจากวัสดุและวิธีการเสริมแรงที่ใช้ การศึกษาครั้งนี้ทำการวิเคราะห์แบบโมดัลโดยใช้ซอฟต์แวร์ไฟไนต์เอลิเมนต์ ANSYS เพื่อตรวจสอบอิทธิพลของความหนาแน่นของวัสดุและวิธีการเสริมแรงต่อความถี่ธรรมชาติ ผลการศึกษาพบว่าความหนาแน่นของวัสดุที่ใช้มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความถี่ธรรมชาติโดยมีผลกระทบมากขึ้นที่ความหนาแน่นสูงขึ้น นอกจากนี้วิธีการเสริมแรงที่แตกต่างกันยังส่งผลให้เกิดความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในความถี่ธรรมชาติ ผลการศึกษาครั้งนี้ให้คำแนะนำสำหรับการวิเคราะห์แบบไดนามิกและการเพิ่มประสิทธิภาพของกลไกการปรับใช้แกนบานพับบานพับ

1.

การพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมอวกาศได้เพิ่มความต้องการกลไกการปรับใช้พื้นที่ขนาดใหญ่ กลไกเหล่านี้ใช้สำหรับแอปพลิเคชันต่าง ๆ เช่นอาร์เรย์เซลล์แสงอาทิตย์ที่ยืดหยุ่นเสาอากาศและโครงสร้างรองรับสำหรับการตรวจจับระยะไกลและโพรบพื้นที่ลึก กลไกการปรับใช้จำเป็นต้องพับและเก็บไว้ในระหว่างขั้นตอนการเปิดตัวจากนั้นขยายโดยใช้แหล่งพลังงานหนึ่งครั้งในอวกาศ อย่างไรก็ตามเมื่อขนาดของโครงสร้างการสนับสนุนเพิ่มขึ้นและมวลลดลงความแข็งแกร่งของโครงสร้างจะลดลงซึ่งนำไปสู่ความถี่ตามธรรมชาติที่ลดลง สิ่งนี้สามารถทำให้เกิดการสั่นสะเทือนระหว่างร่างกายยานอวกาศและกลไกการปรับใช้ลดความเสถียรของกลไก ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องศึกษาอิทธิพลของความหนาแน่นของวัสดุและวิธีการเสริมแรงที่มีต่อความถี่ตามธรรมชาติของกลไกการปรับใช้ก้านบานพับอวกาศ

2. แบบจำลองของกลไกการปรับใช้ Rod Hinge Space

กลไกการปรับใช้แกนกลางพื้นที่ประกอบด้วยส่วนเฟรมและส่วนของก้าน เฟรมและแท่งเชื่อมต่อโดยใช้เพลาบานพับสร้างโครงสร้างรองรับกรรไกร วิธีการเสริมแรงที่พิจารณาในการศึกษานี้คือการเชื่อมต่อการเสริมแรงของก้านและการเสริมแรงลวดเหล็ก การเสริมแรงแท่งเชื่อมต่อเกี่ยวข้องกับการเชื่อมต่อแท่งรูปตัวยูสองอันในทิศทางเดียวกันในขณะที่การเสริมแรงลวดลวดเหล็กนั้นเกี่ยวข้องกับการม้วนเชือกลวดเหล็กรอบลูกกลิ้ง แบบจำลององค์ประกอบไฟไนต์ของกลไกถูกสร้างขึ้นโดยใช้ SOLID45 หน่วยสำหรับชิ้นส่วนเฟรมและก้านและ beam188 หน่วยสำหรับชิ้นส่วนเสริมแรง

3. การวิเคราะห์แบบเป็นกิริยาช่วย

การวิเคราะห์แบบโมดัลได้ดำเนินการเพื่อกำหนดลักษณะการสั่นสะเทือนและความถี่พื้นฐานของโครงสร้าง มีการพิจารณาวัสดุสองวัสดุอลูมิเนียมและคาร์บอนไฟเบอร์และเปรียบเทียบวิธีการเสริมแรงของแท่งเชื่อมต่อและเชือกลวดเหล็ก ผลการศึกษาพบว่ากลไกที่ทำจากคาร์บอนไฟเบอร์กับการเสริมแรงแบบเชื่อมต่อมีความถี่พื้นฐานสูงสุดในขณะที่กลไกที่ทำจากอลูมิเนียมกับการเสริมแรงลวดเชือกเหล็กมีความถี่พื้นฐานต่ำสุด กลไกที่ทำจากคาร์บอนไฟเบอร์ที่มีการเสริมแรงแบบเชื่อมต่อมีความถี่พื้นฐานมากกว่าการเสริมแรงเชือกลวดเหล็ก 71.7% ในทำนองเดียวกันกลไกที่ทำจากอลูมิเนียมกับการเสริมแรงแบบเชื่อมต่อมีความถี่พื้นฐานมากกว่า 58% ของการเสริมแรงเชือกลวดเหล็ก ในแง่ของความหนาแน่นของวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์มีความถี่พื้นฐานสูงกว่าอลูมิเนียมโดยมีความแตกต่าง 48.5% สำหรับการเชื่อมต่อการเสริมแรงของก้านและ 23.5% สำหรับการเสริมแรงลวดลวดเหล็ก

4.

ความถี่ตามธรรมชาติของกลไกการปรับใช้ก้านบานพับอวกาศได้รับอิทธิพลจากวัสดุและวิธีการเสริมแรงที่ใช้ ความหนาแน่นของวัสดุมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความถี่ธรรมชาติที่มีความหนาแน่นสูงขึ้นส่งผลให้ความถี่ธรรมชาติลดลง วิธีการเสริมแรงที่แตกต่างกันยังนำไปสู่ความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในความถี่ธรรมชาติ เมื่อเลือกวิธีการเสริมแรงและวัสดุสำหรับกลไกการปรับใช้แกนบานพับอวกาศมันเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องพิจารณาปัจจัยที่มีผลต่อความถี่ตามธรรมชาติ การค้นพบนี้ให้คำแนะนำสำหรับการออกแบบการวิเคราะห์และการเพิ่มประสิทธิภาพของกลไก

โดยสรุปการศึกษาอิทธิพลของความหนาแน่นของวัสดุและวิธีการเสริมแรงที่มีต่อความถี่ตามธรรมชาติของกลไกการปรับใช้ก้านบานพับอวกาศเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการรับรองความมั่นคงและประสิทธิภาพของกลไก ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีการปรับปรุงเพิ่มเติมและการปรับให้เหมาะสมสามารถทำได้เพื่อเพิ่มการเปลี่ยนแปลงและประสิทธิภาพโดยรวมของกลไกการปรับใช้แกนกลาง