基于素材的大型桁架结构装配关键技术研究

发布时间：2021-05-11 20:34

　　超大构型结构的支撑可以实现航天器更高性能指标,但是受到运载等资源限制,目前无法实现超大型结构的直接发射入轨,但可以采用在轨建造及再生技术方案。桁架结构具备杆件分解后受运载器载荷舱尺寸限制小、在空间易装配等优点,使得地面发射、在轨组装超大型空间结构成为可能。本项目结合在轨服务与维护的实际需要,开展空间大型桁架结构在轨装配地面演示系统研究,验证空间大型桁架结构在轨装配的部分关键技术,为在轨装配提供技术基础。本文对正六面体桁架展开研究,首先验证其几何不变性,随后对其结构进行优化设计,以重量和基频等为约束条件,使用了多元线性回归法建立了桁架重量和基频经验模型表达式,预测各因素与桁架质量和基频的关系,并采用正交试验法研究了各影响因素对桁架重量和基频的交互影响,将桁架基频的最优组合同桁架质量最优组合进行折中处理,最终桁架轻量化指标达4.89%。本文采用素材组装方式进行桁架装配,以厂内技术为依托,对素材的连接形式进行优选,通过几种连接形式优缺点对比,选定卡隼形式作为素材锁合结构。随后对卡隼结构进行设计,最终采用ABAQUS软件对卡隼结构插拔过程进行仿真分析,并通过生产样件进行装配实验,仿真结果和实验... 

【文章来源】：北华航天工业学院河北省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状综述
        1.2.1 在轨装配技术研究现状
        1.2.2 大型桁架结构在轨构建研究现状
        1.2.3 基于素材组装技术研究现状
    1.3 结论
    1.4 本文研究内容
第2章 桁架优化设计
    2.1 概述
    2.2 理论分析
        2.2.1 正六面体桁架结构几何不变性充分验证
        2.2.2 单元刚度矩阵的求解
        2.2.3 整体刚度矩阵求解
        2.2.4 基本单元验证
    2.3 桁架优化设计
        2.3.1 正交试验介绍
        2.3.2 试验方案设计
        2.3.3 试验结果直观分析
        2.3.4 建立经验模型
    2.4 优化结果
    2.5 本章小结
第3章 锁合技术
    3.1 概述
    3.2 锁合固结方案介绍
        3.2.1 焊接形式
        3.2.2 铆接形式
        3.2.3 胶接形式
        3.2.4 卡隼形式
        3.2.5 螺接形式
    3.3 锁合固结方案优选
        3.3.1 卡隼结构介绍
        3.3.2 卡隼结构设计
    3.4 卡隼结构装配力学分析
        3.4.1 非线性分析和接触分析
        3.4.2 求解器的选择
        3.4.3 装配分析过程
        3.4.4 装配分析结果
    3.5 本章小结
第4章 装配系统整体设计方案
    4.1 概述
    4.2 空间桁架结构在轨装配方案分析
        4.2.1 设计原则
        4.2.2 在轨建造方案分析
    4.3 总体设计
        4.3.1 桁架构型
        4.3.2 桁架拓展建造流程
        4.3.3 装配系统整体设计
    4.4 各单元详细设计
        4.4.1 素材结构设计
        4.4.2 素材存储单元设计
        4.4.3 素材转运单元设计
        4.4.4 拓展装配单元设计
    4.5 本章小结
第5章 桁架装配仿真验证
    5.1 概述
    5.2 仿真软件选择
    5.3 装配规划与仿真系统构架
        5.3.1 软件环境选择
        5.3.2 仿真系统组成
        5.3.3 桁架总体装配规划介绍
    5.4 装配规划系统主要界面设计及实例验证
        5.4.1 装配规划系统界面
        5.4.2 桁架装配仿真验证
    5.5 DELMIA仿真分析
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间所取得的相关科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]航天领域增材制造技术由地面制造向太空制造拓展[J]. 陈怡,贾平,袁培培,蒋疆,祁俊峰.  卫星应用. 2019(06)
[2]国外航天前沿技术最新发展浅析[J]. 韩洪涛,杨开.  国际太空. 2019(04)
[3]空间交会对接测量技术的研究[J]. 杨至楷.  中国新通信. 2018(23)
[4]2017年国际空间站科研与应用进展[J]. 韩淋,范唯唯,杨帆,王海名.  载人航天. 2018(05)
[5]在地面上做太空失重实验的创新方法[J]. 邓颖.  物理教学探讨. 2018(07)
[6]空间大型载荷平台在轨构建技术探讨[J]. 许焕宾,韩修柱,陈燕,赵云鹏,姜超,陈茹.  空间电子技术. 2018(02)
[7]国际空间站在轨服务技术验证发展分析[J]. 闫海江,靳永强,魏祥泉,肖余之.  中国科学:技术科学. 2018(02)
[8]面向补给任务的空间站共轨飞行器部署研究[J]. 王天梦,王华,李海阳.  载人航天. 2017(05)
[9]SpiderFab空间机械臂系统耦合动力学计算与仿真[J]. 陈正仓,骆海涛.  机械科学与技术. 2018(04)
[10]太空增材制造的技术需求和应用模式探索[J]. 张颖一,张伟,王功.  中国材料进展. 2017(Z1)

硕士论文
[1]在轨组装标准接口设计及仿真[D]. 王龙腾.北华航天工业学院 2019
[2]星载可展开结构若干关键技术问题的研究[D]. 曹长明.浙江大学 2016
[3]零重力多维展开试验装置研究[D]. 励红峰.浙江工业大学 2015



本文编号：3182064