卫星变刚度夹芯板自动铺放技术研究

发布时间：2022-05-06 20:55

　　随着复合材料结构件在航天领域的应用,传统直线铺放成型的构件由于其设计灵活性差及承载效率低等缺点难以满足航天结构件更高的刚度要求。曲线铺放形式与传统直线铺放形式相比,可更好的发挥纤维的方向特性,并在质量一定的范围内提升航天器结构件的等效刚度,故曲线铺放成型的航天结构件拥有优越的设计潜力。本文以航天器主承力结构连续蒙皮蜂窝板及太阳翼主结构网格夹心板为研究对象,以提高结构的一阶模态频率目标,围绕其变刚度设计方法进行研究,为变刚度纤维铺放技术在航天器结构件上的应用奠定一定理论基础。对夹芯板蒙皮进行了变刚度设计,并建立了夹芯板仿真模型。依据复合材料层合板本构方程明确了纤维变角度的意义,并使用模态公式推导出模态基频与纤维角度之间的对应关系。基于非线性定曲率圆弧曲线定义了层合结构的参考路径,采用平移法对连续蒙皮层合板及网格面板进行了铺层规划,并参考直线铺层表达方法定义了适用两种变刚度夹芯板的表达方式。采用等效模型思想及基于参数化编程的ABAQUS二次开发方法建立了两种夹芯板的等效有限元模型。分析对比了四边固支连续蒙皮蜂窝板及面内八点固支的网格夹芯板的变刚度/恒刚度模态,发现:对起始角小于终止角曲线形... 

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的和意义
        1.1.1 课题的来源
        1.1.2 课题研究的背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 变刚度复合材料层合结构设计
        1.2.2 变刚度层合板力学性能分析与结构优化
        1.2.3 国内研究现状及分析
    1.3 本文主要研究内容
第2章 变刚度铺层设计及夹芯板有限元建模
    2.1 变刚度层合板本构关系及模态方程
        2.1.1 层合板本构关系
        2.1.2 层合板模态分析基本方程
    2.2 变刚度复合材料铺层结构设计
        2.2.1 变刚度参考路径设计
        2.2.2 变刚度铺层设计与表达方法
    2.3 变刚度夹芯板有限元模型构建
        2.3.1 变刚度层合板有限元模型
        2.3.2 变刚度夹芯板等效有限元模型
    2.4 本章小结
第3章 变刚度夹芯板模态分析及优化
    3.1 恒刚度夹芯板模态模型及分析
        3.1.1 夹芯板模态分析模型
        3.1.2 恒刚度夹芯板模态分析
    3.2 变刚度复合材料夹芯板模态分析
        3.2.1 变刚度蜂窝板模态分析
        3.2.2 变刚度网格夹芯板模态分析
    3.3 基于响应面的变刚度夹芯板基频优化
        3.3.1 变角度蜂窝板模态基频优化
        3.3.2 变刚度网格夹芯板模态基频优化
    3.4 平板尺寸对变刚度夹芯板模态基频影响
    3.5 基于纤维变角度的蜂窝板强度影响分析
    3.6 本章小结
第4章 变刚度夹芯板蒙皮自动铺放成型及实验分析
    4.1 热固性铺放机器人设备改进
    4.2 变刚度夹芯板蒙皮实验件设计
        4.2.1 基于五段法的变刚度网格面板路径规划
        4.2.2 变刚度网格面板铺层结构规划
        4.2.3 网格面板自动铺放程序设计
    4.3 变刚度自动铺放工艺实验分析
        4.3.1 变刚度铺放工艺参数及缺陷分析
        4.3.2 曲率半径与模具对变刚度铺放的影响
    4.4 变刚度网格面板自动铺放工艺流程验证
        4.4.1 变刚度网格面板自动铺放实验
        4.4.2 变刚度蒙皮固化及模型测试实验
    4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3651199