Аналіз внутрішнього режиму механізму розгортання космічного шарніра 1

Швидкий розвиток космічної промисловості вимагало використання масштабних механізмів розгортання простору для задоволення різних вимог до застосування. Однак, через обмеження ємності космічного транспортного засобу, ці механізми потрібно складати та зберігати під час запуску. При розгортанні ці механізми можуть зазнати зниження жорсткості, що призводить до нижчих природних частот та небажаних вібрацій між корпусом космічного корабля та механізмом розгортання. Тому важливо зрозуміти фактори, що впливають на природну частоту механізму розгортання стрижня космічного шарніра для кращої конструкції та калібрування.

Абстрактний:

Коли в механізмі розширення стрижня в космосі використовуються різні матеріали та методи армування, їх природні частоти значно відрізняються. Модальний аналіз з використанням програмного забезпечення для кінцевих елементів ANSYS може бути проведений для визначення впливу методу щільності матеріалу та арматури на природну частоту. Результати досліджень показують, що щільність матеріалу має значний вплив на природну частоту, при цьому більший вплив спостерігається на більш високу щільність. Крім того, різні методи посилення також призводять до істотних природних частот. Це дослідження дає цінні вказівки для динамічного аналізу та подальшої оптимізації механізмів розгортання стрижня космічного шарніра.

Модель механізму розгортання стрижня космічного шарніра:

Механізм розгортання стрижня космічного шарніра складається з частини кадру та частини стрижня, із опорою ножиць, утвореною середніми двома стрижнями рами та стрижнями. Рама оснащена шарнірними валами на обох кінцях, що дозволяє йому нав'язувати верхніми та нижніми рамками. Шаретні вали стрижня служать трьома точковою фіксацією, забезпечуючи стабільність. Більше того, включені дві конструкції зміцнення: сполучна конструкція стрижня та конструкція мотузки сталевого дроту. Підключення стрижня використовує U-подібні стрижні, з'єднані в одному напрямку, тоді як арматура з сталевого дроту передбачає намотування мотузки зі сталевого дроту навколо валика для додаткової жорсткості.

Модель кінцевих елементів:

Частини рами та стійки моделюються за допомогою суцільного тривимірного моделювання з одиницею SOLID45. Цей підрозділ точно відображає фактичну ситуацію та дає точні результати. З іншого боку, частина арматури моделюється безпосередньо за допомогою блоку Beam188, пропонуючи потужні можливості лінійного аналізу та кращі функції визначення даних розділу. Елемент променя генерує одновимірну математичну модель тривимірної структури, що дозволяє ефективно та ефективно аналізувати.

Модальний аналіз механізму розгортання стрижня космічного шарніра:

Модальний аналіз допомагає визначити вібраційні характеристики структури, включаючи її природну частоту та форму режиму. Ці параметри мають вирішальне значення для несучих динамічних навантажень і служать основою для інших задач динамічного аналізу. Оскільки механізм розширення простору вимагає легкої конструкції, проводиться модальний аналіз матеріалів з алюмінію та вуглецевого волокна з підключеним стрижнем або сталевим дротом. Отримані фундаментальні частоти представлені в таблиці 1.

Дослідження показує, що природні частоти механізмів розгортання стрижня космічного шарніра різняться залежно від застосованих матеріалів та методів посилення. Щільність матеріалу має значний вплив на природну частоту, при цьому більша щільність призводить до зниження фундаментальних частот. Крім того, різні методи посилення призводять до суттєвих відмінностей у природній частоті. В цілому, розуміння цих факторів дозволяє вибирати відповідні методи посилення та матеріали для покращення продуктивності механізмів розгортання космічного шарніра.

На закінчення, результати досліджень підкреслюють важливість розгляду методу щільності матеріалу та арматури в проектуванні та калібруванні механізмів розгортання стрижня космічного шарніра. Інформація, що надається в цьому дослідженні, допоможе у точному виборі матеріалів та підкріплення методів, що оптимізуєши, тим самим оптимізуючи динамічну продуктивність та стабільність механізмів розгортання простору.