Phân tích chế độ nội tại của cơ chế triển khai thanh không gian

Tóm tắt: Các tần số tự nhiên của cơ chế mở rộng thanh bản lề không gian bị ảnh hưởng bởi các vật liệu và phương pháp gia cố được sử dụng. Nghiên cứu này đã tiến hành phân tích phương thức bằng cách sử dụng phần mềm phần tử hữu hạn ANSYS để điều tra ảnh hưởng của mật độ vật liệu và phương pháp củng cố đối với tần số tự nhiên. Kết quả cho thấy mật độ của vật liệu được sử dụng có tác động đáng kể đến tần số tự nhiên, với tác động lớn hơn ở mật độ cao hơn. Ngoài ra, các phương pháp gia cố khác nhau cũng dẫn đến sự khác biệt đáng kể về tần số tự nhiên. Những phát hiện của nghiên cứu này cung cấp hướng dẫn cho phân tích động và tối ưu hóa cơ chế triển khai thanh bản lề không gian.

1.

Sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp vũ trụ đã làm tăng nhu cầu về các cơ chế triển khai không gian quy mô lớn. Các cơ chế này được sử dụng cho các ứng dụng khác nhau như mảng pin mặt trời linh hoạt, ăng -ten và cấu trúc hỗ trợ cho các đầu dò không gian xa và viễn thám. Các cơ chế triển khai cần được gấp lại và lưu trữ trong giai đoạn khởi động và sau đó mở rộng bằng nguồn năng lượng một lần trong không gian. Tuy nhiên, khi kích thước của cấu trúc hỗ trợ tăng và khối lượng giảm, độ cứng của cấu trúc giảm, dẫn đến tần số tự nhiên thấp hơn. Điều này có thể gây ra các rung động ghép giữa cơ thể tàu vũ trụ và cơ chế triển khai, làm giảm sự ổn định của cơ chế. Do đó, điều quan trọng là nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ vật liệu và phương pháp củng cố đến tần số tự nhiên của cơ chế triển khai thanh bản lề không gian.

2. Mô hình của cơ chế triển khai thanh bản lề không gian

Cơ chế triển khai thanh không gian bao gồm một phần khung và phần que. Các khung và thanh được kết nối bằng cách sử dụng trục bản lề, tạo thành cấu trúc hỗ trợ kéo. Các phương pháp gia cố được xem xét trong nghiên cứu này là kết nối cốt thép que và cốt thép dây thép. Việc gia cố thanh kết nối liên quan đến việc kết nối hai thanh hình chữ U theo cùng một hướng, trong khi cốt thép dây thép liên quan đến việc cuộn dây dây thép quanh một con lăn. Mô hình phần tử hữu hạn của cơ chế được tạo ra bằng cách sử dụng các đơn vị SOLID45 cho các bộ phận khung và que và các đơn vị Beam188 cho các bộ phận gia cố.

3. Phân tích phương thức

Phân tích phương thức được thực hiện để xác định các đặc tính rung và tần số cơ bản của cấu trúc. Hai vật liệu, bằng nhôm và sợi carbon, đã được xem xét, và các phương pháp gia cố của các thanh kết nối và dây thép được so sánh. Kết quả cho thấy cơ chế làm bằng sợi carbon với cốt thép kết nối có tần số cơ bản cao nhất, trong khi cơ chế làm bằng nhôm với cốt thép dây thép có tần số cơ bản thấp nhất. Cơ chế làm bằng sợi carbon với cốt thép kết nối có tần số cơ bản lớn hơn 71,7% so với cốt thép dây thép. Tương tự, cơ chế làm bằng nhôm với cốt thép kết nối có tần số cơ bản lớn hơn 58% so với cốt thép dây thép. Về mật độ vật liệu, sợi carbon có tần số cơ bản cao hơn nhôm, với chênh lệch 48,5% để kết nối cốt thép và 23,5% cho gia cố dây thép.

4.

Các tần số tự nhiên của cơ chế triển khai thanh bản lề không gian bị ảnh hưởng bởi các vật liệu và phương pháp gia cố được sử dụng. Mật độ của vật liệu có tác động đáng kể đến tần số tự nhiên, với mật độ cao hơn dẫn đến tần số tự nhiên thấp hơn. Các phương pháp củng cố khác nhau cũng dẫn đến sự khác biệt đáng kể về tần số tự nhiên. Khi chọn các phương pháp gia cố và vật liệu cho cơ chế triển khai thanh không gian bản lề, điều quan trọng là phải xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến tần số tự nhiên. Những phát hiện này cung cấp hướng dẫn cho thiết kế, phân tích và tối ưu hóa cơ chế.

Tóm lại, nghiên cứu về ảnh hưởng của mật độ vật liệu và phương pháp củng cố đối với tần số tự nhiên của cơ chế triển khai thanh bản lề không gian là rất quan trọng để đảm bảo sự ổn định và hiệu suất của cơ chế. Với những tiến bộ trong công nghệ, các cải tiến và tối ưu hóa hơn nữa có thể được thực hiện để tăng cường động lực và hiệu quả tổng thể của các cơ chế triển khai thanh không gian bản lề.