基于折纸机构的太阳翼设计及其折展运动分析

发布时间：2021-03-05 20:18

　　各类航天器的快速发展对太阳翼提出了轻质高强、功能集成的更高要求,而传统分布展开式太阳翼常因其构型限制,无法达到折展比大、易于控制、重复折展等诸多有利条件。随着机构学的不断进步,由折纸艺术衍生出一类新型折展机构——折纸机构,其特点是构型可扩展、可折叠、可重构,但目前对折纸机构的运动特性研究成果较少,且对其折展运动理论分析的方法尚不系统。本文针对这两方面问题,将折纸机构的理论分析和太阳翼设计的工程项目相结合,具体进行了以下分析和研究:折纸机构构型分析。对折纸机构组成要素进行了合理划分和数学定义,并以Waterbomb折纸构型中单顶点多折痕单元为基础,采用Jacobian矩阵法计算此类机构的自由度。添加适当约束得到单顶点折纸机构的折叠过程,进而根据厚板折展理论,建立折纸厚板模型,并计算分析此机构折展比与面板厚度、折痕数的关系。分析了单顶点折纸机构折展运动的稳定性能,通过求解球面三角形,证明了运动过程其折痕转角变化具有对称性。建立折痕的力学分析模型,推导山谷折痕产生的应变能方程,证明此类机构的双稳态性质,并应用Adams建立仿真模型,验证理论分析的正确性。折纸太阳翼构型设计。对传统分布展开式太... 

【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

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太阳

典型

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-26-图2-17变形后的折痕截面图设折痕厚度为h，宽度为b，长度为l。以折痕几何中心为原点O建立正交坐标系oxyz，x轴沿折痕长度方向，y轴垂直于折痕中性面，z轴由右手定则确定。在折痕截面AA内，中性面的曲率半径为，计算得b=。变形后，中性面上应变为变形量与宽度的比值。变形前后其截面线b变形为弧线b’，长度分别为bl=b，()bly=+则正应力为yyyEEb==(2-23)yE为y方向上的弹性模量。可知，折痕内的最大正应力发生在距中性面最远处，即上下表面。上表面受拉，下表面受压，折痕与之相连的纸面将产生一个弯矩作用。由于折痕在运动过程中只在x轴方向上受到较大的弯矩，其拉压、扭转、剪切等其他形式的变形较小，因此只考虑x轴上所承受的弯矩。x轴方向上截面模量为32max1262xxhdxIhEdxyh===(2-24)根据积分原理，长度为l的折痕对与之相连的纸面产生的弯矩为

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]基于脂质体与DNA的酶动力学与细胞应用研究[D]. 高延静.中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所) 2019

硕士论文
[1]航天器分步展开式太阳翼设计与研究[D]. 张雷.上海交通大学 2012
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本文编号：3065804