基于动态子结构法的柔性太阳翼热诱振动分析方法研究

发布时间：2020-04-25 20:45

【摘要】：柔性太阳翼结构具有结构质量轻、折叠空间小、使用寿命长、供电效率高等显著优点,被广泛地应用于空间站等大型航天器。但在空间热环境中,由于周期性进出地球阴影区产生的突变热载荷,柔性太阳翼结构上容易出现周期性变化的热应力,引发热诱振动现象。为了确保空间站在轨期间电源模块的稳定运行,需要对柔性太阳翼的热诱振动进行分析。柔性太阳翼结构复杂,规模庞大,采用传统的有限元方法进行分析时,离散得到的有限元模型自由度往往成千上万阶,建模和分析工作会耗费巨大的人力物力。针对柔性太阳翼这种包含周期性重复单元的大型结构,动态子结构法能大量减缩模型自由度,提高建模和计算效率。本文基于动态子结构方法,建立柔性太阳翼子结构模型,研究太阳翼热诱振动问题。首先,针对柔性太阳翼结构特性,研究了子结构建模方法。然后对中央桅杆和柔性阵面子结构模型进行模态分析,通过与有限元法比较,验证动态子结构法的准确性,并研究子结构划分方式对柔性太阳翼动力学问题计算精度和求解效率的影响。最后利用子结构模型进行柔性太阳翼热诱振动分析,并选取特征节点输出振动响应,通过与有限元模型计算结果的对比,证明动态子结构方法能够准确且高效地求解大型复杂结构动力学问题。
【图文】：

基于动态子结构法的柔性太阳翼热诱振动分析方法研究，各模块功能也发展得越发全面。随着航天器的发展，其在轨飞行期间对电源系也在不断增长，同时也促进了太阳阵列技术的发展。出于航天任务对高成本效益不断追求，航天工程师们对航天器太阳电池阵列的结构型式进行了各种改进，先装式、太阳桨式、展开式等多种构型的太阳电池，如图 1.1 所示。

图 1.2 展开式太阳翼太阳翼简介阳翼是航天器常用的能量提供装置，将具有光电转换特性的电池片既定形状的基板上，构成太阳翼的主体部分。相同条件下，用于转能功率也就越大，大面积太阳电池阵列因此成为航天器能源技术发整流罩内部空间的限制使得发射前可折叠储存的展开式太阳翼备受阳翼的出现极大地增加了太阳电池片的铺设面积，提高了电源系统务的开展提供了条件。展开式太阳翼按照发射前太阳阵列的收拢方式太阳翼。卷式太阳翼的主体部分是一整块大面积的柔性基板，发圆柱形以减少体积，入轨后再展开；折叠式太阳翼主体部分是若干射前各基板折叠收拢于航天器侧面，，入轨后再由展开锁定机构进行开基板的数量可分为单板展开式和多板展开式，其中多板展开式太性而广泛应用于各类大型航天设备。式太阳翼主要有三种类型：刚性太阳翼，半刚性太阳翼和柔性太阳
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V442

【参考文献】

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本文编号：2640671