充气管约束展开动力学特性研究

发布时间：2020-05-15 10:47

【摘要】：充气结构展开的平稳、可靠,需要添加约束对其进行控制,尤其是粘扣约束以其价格低廉、使用方便等优点,是充气结构施加约束的常见形式之一。充气管是各种充气结构的基本结构单元,对其进行添加约束的展开动力学研究是研究各种复杂充气结构展开技术的基础。本文针对施加粘扣约束充气管展开动力学特性进行研究,对复杂充气结构展开过程的控制具有重要的工程价值。对于粘扣约束模型的研究,现有层间约束失效模型存在缺陷:不能正确反映充气膨胀和粘扣剥离阶段充气管的力学行为。本文在层间约束失效模型的基础上,通过粘扣力学属性测量实验及粘扣剥离机理的分析,提出一种新的模拟粘扣约束的模型——弹性约束失效模型。此模型可以很好反映充气管膨胀阶段和粘扣剥离阶段的动力学特性,与原有模型相比计算更准确。根据粘扣力学属性测量实验和添加粘扣约束充气管展开实验的实验结果,验证了粘扣约束弹性约束失效模型的正确性,即利用粘扣约束弹性约束失效模型可以对添加粘扣约束的充气管展开过程进行模拟。基于粘扣弹性约束失效模型和控制体积法建立了添加粘扣约束的Z型折叠1折充气管有限元模型,利用LS-DYNA软件计算并分析了粘扣布置方式、粘扣面积、粘扣剥离强度和组合粘扣变量对充气管展开动力学特性的影响,得到了充气管展开顶端中点Z向位移、展开整体速度、展开整体加速度等动力学因素对展开过程的影响规律。结果表明:采用粘扣纵向多段布置方式、粘扣布置面积较大且剥离强度较大时,充气管展开过程最稳定。对于组合粘扣布置方式,采用由充气管展开端至充气管折叠处粘扣剥离强度依次减小布置方式的充气管,展开过程最稳定。
【图文】：

充气天线

天器结构进行介绍：气可展开天线：为了获取太空中发射功率很低的信大口径天线。随着科技、人类需求的进步和发展，遥多航天领域都对空间中接收信号的灵敏程度有了更高新型的超大口径的天线反射装置。但是现有的刚性桁线半径的平方呈线性关系，所以当天线尺寸较大时，其，远远超过现有火箭的运载能力。基于这种需求，质可展开天线应运而生[6]。展开天线最著名的一次发射是于 1996 年美国航天局线实验[7]。这个天线由美国 L’Garde 航空公司研制，，其主要的构件高精度抛物反射面和圆环都是充气结构构组成的。这些充气构件中，高精度抛物反射面是由/cm2的镀铝聚酯薄膜组成，圆环和连接装置均是由表ar 薄膜构成。这次发射虽然最终未达到预期的展开效气结构技术发展提供了很多宝贵经验及数据。如图

展开天线,充气天线

美国航天局和欧洲航空局又研制了很多充气可展开天不同可以分为三种结构：平板式充气天线、桁架式充气天线。在这些实验中比较著名的有由 NASA 研制的反射SRS 技术中心研制的 35m 口径充气展开球形天线[9]，由25m 口径充气可展天线[10]，由欧洲航空局研制的空间充如图 1-2 所示。所述，空间充气可展开天线的发展趋势大致分为以下三开实验验证、不断增大天线口径、新型的展开方式与结（a）NASA 反射阵列（b）SRS 可展开天线
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V414

【参考文献】