Phân tích chế độ nội tại của cơ chế triển khai thanh không gian 1

Sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp vũ trụ đã đòi hỏi việc sử dụng các cơ chế triển khai không gian quy mô lớn để đáp ứng các yêu cầu ứng dụng khác nhau. Tuy nhiên, do giới hạn công suất xe không gian, các cơ chế này cần được gấp lại và lưu trữ trong giai đoạn khởi động. Khi mở ra, các cơ chế này có thể giảm độ cứng, dẫn đến tần số tự nhiên thấp hơn và các rung động khớp nối không mong muốn giữa cơ thể tàu vũ trụ và cơ chế triển khai. Do đó, điều cần thiết là phải hiểu các yếu tố ảnh hưởng đến tần số tự nhiên của cơ chế triển khai thanh bản lề không gian để thiết kế và hiệu chuẩn tốt hơn.

Tóm tắt:

Khi các vật liệu và phương pháp gia cố khác nhau được sử dụng trong cơ chế mở rộng thanh không gian, tần số tự nhiên của chúng khác nhau đáng kể. Phân tích phương thức sử dụng phần mềm phần tử hữu hạn ANSYS có thể được tiến hành để xác định tác động của mật độ vật liệu và phương pháp củng cố đối với tần số tự nhiên. Các phát hiện nghiên cứu chỉ ra rằng mật độ vật liệu có ảnh hưởng đáng kể đến tần số tự nhiên, với tác động lớn hơn quan sát được đối với mật độ cao hơn. Ngoài ra, các phương pháp gia cố khác nhau cũng dẫn đến sự khác biệt tần số tự nhiên đáng kể. Nghiên cứu này cung cấp hướng dẫn có giá trị cho phân tích động và tối ưu hóa hơn nữa các cơ chế triển khai thanh bản lề không gian.

Mô hình cơ chế triển khai thanh bản lề không gian:

Cơ chế triển khai thanh không gian bao gồm một phần khung và phần que, với sự hỗ trợ kéo dài được hình thành bởi hai thanh giữa của khung và các thanh. Khung được trang bị trục bản lề ở cả hai đầu, cho phép nó được bản lề với các khung trên và dưới. Các trục bản lề của các thanh đóng vai trò là cố định ba điểm, đảm bảo sự ổn định. Hơn nữa, hai cấu trúc tăng cường được bao gồm: cấu trúc thanh kết nối và cấu trúc dây thép. Củng cố thanh kết nối sử dụng các thanh hình chữ U được kết nối theo cùng một hướng, trong khi cốt thép dây thép liên quan đến việc cuộn dây dây thép quanh một con lăn để thêm độ cứng.

Mô hình phần tử hữu hạn:

Các bộ phận khung và thanh chống được mô hình hóa bằng cách sử dụng mô hình ba chiều rắn với đơn vị solid45. Đơn vị này phản ánh chính xác tình huống thực tế và cung cấp kết quả chính xác. Mặt khác, phần gia cố được mô hình hóa trực tiếp bằng đơn vị Beam188, cung cấp các khả năng phân tích tuyến tính mạnh mẽ và các chức năng định nghĩa dữ liệu phần tốt hơn. Phần tử chùm tạo ra mô hình toán học một chiều của cấu trúc ba chiều, cho phép phân tích hiệu quả và hiệu quả.

Phân tích phương thức cơ chế triển khai thanh bản lề không gian:

Phân tích phương thức hỗ trợ trong việc xác định các đặc tính rung của cấu trúc, bao gồm cả tần số tự nhiên và hình dạng chế độ. Các tham số này rất quan trọng trong việc mang tải động và phục vụ làm cơ sở cho các vấn đề phân tích động khác. Vì cơ chế mở rộng không gian đòi hỏi thiết kế nhẹ, phân tích phương thức vật liệu bằng nhôm và sợi carbon với cốt thép kết nối hoặc dây thép được tiến hành. Các tần số cơ bản thu được được trình bày trong Bảng 1.

Nghiên cứu cho thấy các tần số tự nhiên của các cơ chế triển khai thanh không gian khác nhau dựa trên các vật liệu và phương pháp củng cố được sử dụng. Mật độ vật liệu có ảnh hưởng đáng kể đến tần số tự nhiên, với mật độ cao hơn dẫn đến tần số cơ bản thấp hơn. Hơn nữa, các phương pháp gia cố khác nhau dẫn đến sự khác biệt đáng kể về tần số tự nhiên. Nhìn chung, hiểu các yếu tố này cho phép lựa chọn các phương pháp gia cố và vật liệu thích hợp để cải thiện hiệu suất của các cơ chế triển khai thanh bản lề không gian.

Tóm lại, các kết quả nghiên cứu nhấn mạnh tầm quan trọng của việc xem xét mật độ vật liệu và phương pháp củng cố trong thiết kế và hiệu chuẩn của các cơ chế triển khai thanh không gian bản lề. Thông tin được cung cấp trong nghiên cứu này sẽ hỗ trợ lựa chọn chính xác các vật liệu và phương pháp củng cố, do đó tối ưu hóa hiệu suất động và tính ổn định của các cơ chế triển khai không gian.