空间可展结构中绳索动力学的研究

发布时间：2019-06-15 18:57

【摘要】：含绳索的空间可展天线的展开过程要求有较高的精确度和可靠性,绳索结构的影响是不可避免的。因此,研究空间可展开柔性天线的展开运动过程,必须要处理柔性天线内部绳索和索网等引起的摩擦、阻尼、反力(力矩)等对展开稳定性的影响。本文对含绳索结构的大型可展结构进行相关的实验研究,测量可展结构展开锁定以后的振动响应,并对绳索结构进行相关的探索性实验。最后利用有限元软件对在微重力下环境下”6+1”绳结构进行了建模和有限元分析。第一部分用锤击法对环形可展天线的桁架和索网结构分别进行模态测试,然后将测试结果和有限元分析结果进行对比,验证天线的有限元模型,得到天线的模态数据。第二部分,对影响可展结构动力学稳定性的绳索的力学性质进行了探究,通过设计试验,分析了绳索分别在受张力作用下的固有频率特性、绳索动力传递特性,以及绳索相互垂直碰撞的动力学响应的规律第三部分,针对影响可展天线稳定性的绳索进行模拟,分析现有绳索弯曲模型及各模型的适用条件。利用有限元软件对”6+1”绳结构进行了建模和有限元分析,考虑绳丝之间的接触与摩擦,计算不同螺旋角的绳索模型的等效弯曲模量。最后,将得到的数据结果与现有的理论模型进行比较,并对结果分析,得到适用空间展开结构绳索结构的弯曲模型。通过对可展天线的实验和仿真,以及对绳索结构的研究,为以后含索网空间结构的研究提供借鉴。
[Abstract]:The development process of spatial developable antenna with rope requires high accuracy and reliability, and the influence of rope structure is inevitable. Therefore, it is necessary to deal with the effects of friction, damping and reaction force (torque) on the expansion stability of the flexible antenna caused by the friction, damping and reaction force (torque) caused by the rope and cable net in the flexible antenna. In this paper, the experimental study on the large developable structure with rope structure is carried out, the vibration response of the developable structure is measured, and the related exploratory experiments are carried out on the rope structure. Finally, the modeling and finite element analysis of "61" rope structure in microgravity environment are carried out by using finite element software. In the first part, the modal test of truss and cable net structure of annular developable antenna is carried out by hammering method, and then the test results are compared with the results of finite element analysis to verify the finite element model of the antenna and obtain the modal data of the antenna. In the second part, the mechanical properties of the rope which affect the dynamic stability of the developable structure are discussed. through the design test, the natural frequency characteristics of the rope under the action of tension, the dynamic transmission characteristics of the rope, and the dynamic response of the rope to each other are analyzed. In the third part, the rope which affects the stability of the developable antenna is simulated. The existing rope bending model and the applicable conditions of each model are analyzed. The "61" rope structure is modeled and analyzed by finite element software. Considering the contact and friction between rope wires, the equivalent bending modulus of rope model with different helix angles is calculated. Finally, the data results are compared with the existing theoretical models, and the results are analyzed, and the bending model of the rope structure suitable for spatial expansion structure is obtained. Through the experiment and simulation of the developable antenna, as well as the research of the rope structure, this paper provides a reference for the future research of the spatial structure of the cable network.
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V443.4

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本文编号：2500438