某卫星新型帆板展开机构故障机理分析及解决方案研究
发布时间：2021-01-04 21:25
太阳帆板是卫星在轨运行时主要能量来源,对卫星寿命、任务圆满完成等都有重大意义。某卫星由于卫星总体质量约束和运载火箭整流罩的约束,对帆板展开机构方案进行一定改进,使其符合微纳卫星自身的特点。该卫星在初样研制阶段,振动试验之前帆板能顺利展开。振动试验结束后帆板未能展开,人为触动后能展开,但展开时间明显增大。针对某卫星在初样研制阶段新型帆板展开机构发生故障,论文主要研究内容如下:首先,介绍某卫星结构特点、卫星振动试验及帆板地面展开实验,对帆板展开动力学传统模型进行改进,分析卫星帆板展开故障机理。介绍新型帆板展开机构,对比介绍传统帆板展开机构和新型帆板展开机构的优缺点,描述某卫星振动试验和帆板展开实验故障。引入帆板展开动力学传统模型,分析恒力矩铰链帆板展开机构在振动试验前和振动试验后展开角度与时间的关系。针对帆板展开动力学传统模型在计算振动试验后帆板展开运动时存在不足,本文对帆板展开动力学传统模型进行改进,并以此为基础,分析某卫星帆板展开故障机理,对比仿真结果和实验结果验证改进模型的准确性。其次,定量分析振动试验中铰链接触碰撞力和磨损,研究不同参数对接触碰撞力的影响。分别对比和分析Hertz模...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
卫星有限元模型
卫星前四阶模态振型图
哈尔滨工业大学硕士学位论文表 2-1 OVS-2 卫星模态质量占比（%）阶数 频率（Hz） TX TY TZ RX RY RZ 振型1 37.99 30.69 0.26 3.81 0.01 81.4 0.00 横向2 40.1 0.7 58.6 0.23 94.7 0.1 0.3 横向3 64.9 13.2 0.15 16.9 0.00 0.00 0.00 相机纵向4 75.2 9.4 0.03 53.2 3.1 9.5 0.1 纵向5 109.1 1.9 1.1 0.4 0.2 0.01 16.2 纵向从云图与模态质量表可以看出卫星的第一阶和第二阶模态为卫星的整星横向弯曲模态，第 3 阶模态为相机局部纵向模态，整星纵向频率较高，第 4 阶模态出现了明显的纵向模态，在 5 阶处出现了较明显的扭转模态。另外，为单独研究帆板收拢状态和展开状态时帆板的一阶基频，同样在PATRAN 中建立帆板展开和收拢时的有限元模型，相关约束如图 2-7 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]Coulomb干摩擦模型与LuGre摩擦模型的分析与比较[J]. 王晓军. 常州工学院学报. 2017(06)
[2]基于经验模式分解的滚动轴承故障诊断方法[J]. 宁继荣,刘尧. 探测与控制学报. 2017(05)
[3]刚体碰撞的Hertz接触力模型比较分析[J]. 黄剑锋,余涛,陈江义. 机械设计与制造. 2017(08)
[4]Dynamic modeling and simulation for the flexible spacecraft with dynamic stiffening[J]. 李崔春,孟秀云,刘藻珍. Journal of Beijing Institute of Technology. 2015(03)
[5]考虑多间隙的帆板式展开机构动力学分析[J]. 谷勇霞,杨天夫,郭峰. 振动.测试与诊断. 2015 (01)
[6]卫星太阳帆板展开的动力学仿真分析与应用[J]. 金光,谢晓光,谷松,张镝. 光学精密工程. 2014(03)
[7]太阳翼铰链结构的动力学实验与非线性动力学建模[J]. 吴爽,赵寿根,吴大方,罗敏. 宇航学报. 2013(12)
[8]机械系统摩擦动力学研究进展[J]. 丁千,翟红梅. 力学进展. 2013(01)
[9]柔性飞行器飞行动力学与结构动力学耦合分析方法[J]. 赵振军,吕海波,郭百森,李明,周春晓. 导弹与航天运载技术. 2012(03)
[10]含间隙曲柄滑块机构运动副动态磨损研究[J]. 王国庆,刘宏昭,何长安. 机械强度. 2006(06)
博士论文
[1]多体系统中铰内摩擦接触分析[D]. 罗晓明.大连理工大学 2011
[2]考虑铰间间隙的机构动力学特性研究[D]. 白争锋.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]含间隙铰链的接触磨损预测建模研究[D]. 韩云诚.天津职业技术师范大学 2016
[2]敏捷小卫星高刚度太阳翼展开与支撑机构的设计研究[D]. 张道威.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2017
[3]关节轴承协调接触模型与磨损寿命预测[D]. 方鑫.国防科学技术大学 2014
[4]太阳电池阵的结构动特性及展开故障动力学模拟[D]. 吴小燕.中国地质大学(北京) 2012
[5]大型航天器可展开式结构的动力学分析及阻尼参数的确定[D]. 梁小光.哈尔滨工业大学 2010
[6]含间隙机构接触碰撞动力学研究[D]. 白争锋.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：2957395
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
卫星有限元模型
卫星前四阶模态振型图
哈尔滨工业大学硕士学位论文表 2-1 OVS-2 卫星模态质量占比（%）阶数 频率（Hz） TX TY TZ RX RY RZ 振型1 37.99 30.69 0.26 3.81 0.01 81.4 0.00 横向2 40.1 0.7 58.6 0.23 94.7 0.1 0.3 横向3 64.9 13.2 0.15 16.9 0.00 0.00 0.00 相机纵向4 75.2 9.4 0.03 53.2 3.1 9.5 0.1 纵向5 109.1 1.9 1.1 0.4 0.2 0.01 16.2 纵向从云图与模态质量表可以看出卫星的第一阶和第二阶模态为卫星的整星横向弯曲模态，第 3 阶模态为相机局部纵向模态，整星纵向频率较高，第 4 阶模态出现了明显的纵向模态，在 5 阶处出现了较明显的扭转模态。另外，为单独研究帆板收拢状态和展开状态时帆板的一阶基频，同样在PATRAN 中建立帆板展开和收拢时的有限元模型，相关约束如图 2-7 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]Coulomb干摩擦模型与LuGre摩擦模型的分析与比较[J]. 王晓军. 常州工学院学报. 2017(06)
[2]基于经验模式分解的滚动轴承故障诊断方法[J]. 宁继荣,刘尧. 探测与控制学报. 2017(05)
[3]刚体碰撞的Hertz接触力模型比较分析[J]. 黄剑锋,余涛,陈江义. 机械设计与制造. 2017(08)
[4]Dynamic modeling and simulation for the flexible spacecraft with dynamic stiffening[J]. 李崔春,孟秀云,刘藻珍. Journal of Beijing Institute of Technology. 2015(03)
[5]考虑多间隙的帆板式展开机构动力学分析[J]. 谷勇霞,杨天夫,郭峰. 振动.测试与诊断. 2015 (01)
[6]卫星太阳帆板展开的动力学仿真分析与应用[J]. 金光,谢晓光,谷松,张镝. 光学精密工程. 2014(03)
[7]太阳翼铰链结构的动力学实验与非线性动力学建模[J]. 吴爽,赵寿根,吴大方,罗敏. 宇航学报. 2013(12)
[8]机械系统摩擦动力学研究进展[J]. 丁千,翟红梅. 力学进展. 2013(01)
[9]柔性飞行器飞行动力学与结构动力学耦合分析方法[J]. 赵振军,吕海波,郭百森,李明,周春晓. 导弹与航天运载技术. 2012(03)
[10]含间隙曲柄滑块机构运动副动态磨损研究[J]. 王国庆,刘宏昭,何长安. 机械强度. 2006(06)
博士论文
[1]多体系统中铰内摩擦接触分析[D]. 罗晓明.大连理工大学 2011
[2]考虑铰间间隙的机构动力学特性研究[D]. 白争锋.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]含间隙铰链的接触磨损预测建模研究[D]. 韩云诚.天津职业技术师范大学 2016
[2]敏捷小卫星高刚度太阳翼展开与支撑机构的设计研究[D]. 张道威.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2017
[3]关节轴承协调接触模型与磨损寿命预测[D]. 方鑫.国防科学技术大学 2014
[4]太阳电池阵的结构动特性及展开故障动力学模拟[D]. 吴小燕.中国地质大学(北京) 2012
[5]大型航天器可展开式结构的动力学分析及阻尼参数的确定[D]. 梁小光.哈尔滨工业大学 2010
[6]含间隙机构接触碰撞动力学研究[D]. 白争锋.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：2957395
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/2957395.html
