人形杆纯弯曲力学特性分析与实验
发布时间：2021-09-17 20:10
展开机构在发射过程中处于折叠收拢状态,体积最小,发射后逐渐展开成为一个大型复杂的宇航结构,锁定并保持为工作状态,主要应用于大型空间可展天线和太阳帆的支撑背架、探测臂等。人形杆是大型航天器结构的主要支撑部件之一,也是继双稳态圆型截面超弹性杆和豆荚型截面超弹性杆之后发现的一个值得深入研究的驱动展开机构。本文基于冯卡门薄板大挠度弯曲理论,建立各向同性材料单带簧片中面内力与应变,力矩与曲率之间的本构方程,推导出人形杆总体应变能,根据最小势能原理,采用数值法得到人形杆两端弯曲力矩;搭建人形杆纯弯曲实验平台,对人形杆进行多次弯曲实验并提取峰值力矩,分析对比峰值力矩理论值与实验值的相对误差,验证所建立的应变能数学模型准确性;对人形杆纯弯曲时的峰值力矩进行参数影响分析,研究材料厚度,中心角,直线粘接段宽度和横截面半径对峰值力矩的影响,为人形杆在折展机构中的应用提供理论依据。建立人形杆压扁有限元模型,分析压力随时间变化关系,并搭建人形杆压扁实验平台,多次测量压力大小,分析对比人形杆理论与实验的压力变化规律,验证人形杆压扁有限元模型的准确性;针对人形杆压扁过程中的应力集中问题,利用显示动力学法对人形杆压扁...
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
火星快速航天器折展天线
第一章绪论2元模型，分析应力变化特点，搭建实验平台测量力矩并验证模型的准确性。1.2国内外研究现状1.2.1超弹可展开天线机构2003年，欧空局[11,12]研制了一种火星探测系统，主要用于测量火星电离层和寻找地下水，天线的支撑结构部分由三个可折叠的平杆组成，如图1.1所示，平杆中有横向切口，切口处降低了两边的应力集中，平杆的其余部分可弯曲成折叠形状，可展平管质量轻，空间效率高，但它们的展开工作只适用于微重力的真空中，不存在重力和空气阻力的影响，所以展开过程中的剧烈运动，会使地面展开测试实验困难重重。图1.1火星快速航天器折展天线Figure1.1TheMarsexpressspacecraftflexeditsantenna美国Soykasap[13,14]等人于2004年研制了由超薄复合材料制成的三维可折叠太阳能电池阵列天线，如图1.2所示，它通过根部折叠、Z形折叠和三次折叠三个步骤使结构紧凑，利用储存的应变能实现自动展开，主要优点是重量轻，成本低，零部件数量少，方便制造，但会出现材料断裂的现象。（a）展开状态（b）收拢状态图1.2太阳能电池阵列天线Figure1.2Solararrayantenna
第一章绪论2元模型，分析应力变化特点，搭建实验平台测量力矩并验证模型的准确性。1.2国内外研究现状1.2.1超弹可展开天线机构2003年，欧空局[11,12]研制了一种火星探测系统，主要用于测量火星电离层和寻找地下水，天线的支撑结构部分由三个可折叠的平杆组成，如图1.1所示，平杆中有横向切口，切口处降低了两边的应力集中，平杆的其余部分可弯曲成折叠形状，可展平管质量轻，空间效率高，但它们的展开工作只适用于微重力的真空中，不存在重力和空气阻力的影响，所以展开过程中的剧烈运动，会使地面展开测试实验困难重重。图1.1火星快速航天器折展天线Figure1.1TheMarsexpressspacecraftflexeditsantenna美国Soykasap[13,14]等人于2004年研制了由超薄复合材料制成的三维可折叠太阳能电池阵列天线，如图1.2所示，它通过根部折叠、Z形折叠和三次折叠三个步骤使结构紧凑，利用储存的应变能实现自动展开，主要优点是重量轻，成本低，零部件数量少，方便制造，但会出现材料断裂的现象。（a）展开状态（b）收拢状态图1.2太阳能电池阵列天线Figure1.2Solararrayantenna
【参考文献】：
期刊论文
[1]双圈六面体环形桁架式可展开天线结构设计[J]. 吴新燕,关富玲. 机械工程学报. 2020(05)
[2]空间可展开天线机构研究与展望[J]. 刘荣强,史创,郭宏伟,李冰岩,田大可,邓宗全. 机械工程学报. 2020(05)
[3]考虑桁架柔性的可展开天线动力学分析[J]. 杜雪林,杜敬利,保宏,钟旺,崔凯. 机械工程学报. 2020(07)
[4]考虑横向曲率的超弹性铰链纯弯曲非线性力学建模与实验[J]. 杨慧,王岩,刘荣强. 振动与冲击. 2018(08)
[5]大型环形桁架天线进出地影期热致振动特性研究[J]. 郑士昆,宋燕平,赵将,马小飞,范叶森. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2017(10)
[6]双层超弹性铰链展开冲击分析与优化[J]. 杨慧,郭宏伟,王岩,刘荣强,陶建国. 振动与冲击. 2016(09)
[7]三棱柱伸展臂超弹性铰链的力学建模与分析[J]. 杨慧,郭宏伟,王岩,刘荣强. 宇航学报. 2016(03)
[8]带柔性伸杆小卫星振动控制的半物理仿真实验[J]. 楚中毅,任善永. 宇航学报. 2013(06)
[9]透镜式薄壁CFRP管空间伸展臂轴压屈曲分析及试验[J]. 李瑞雄,陈务军,付功义. 宇航学报. 2012(08)
[10]可折叠复合材料豆荚杆的制备与验证[J]. 白江波,熊峻江,高军鹏,益小苏,张子龙,何先成,刘志真,李雪芹. 航空学报. 2011(07)
博士论文
[1]超弹性铰链的力学建模及实验研究[D]. 杨慧.哈尔滨工业大学 2015
硕士论文
[1]薄壁管状空间伸展臂收展数值模拟与试验[D]. 邹涛.上海交通大学 2013
本文编号：3399416
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
火星快速航天器折展天线
第一章绪论2元模型，分析应力变化特点，搭建实验平台测量力矩并验证模型的准确性。1.2国内外研究现状1.2.1超弹可展开天线机构2003年，欧空局[11,12]研制了一种火星探测系统，主要用于测量火星电离层和寻找地下水，天线的支撑结构部分由三个可折叠的平杆组成，如图1.1所示，平杆中有横向切口，切口处降低了两边的应力集中，平杆的其余部分可弯曲成折叠形状，可展平管质量轻，空间效率高，但它们的展开工作只适用于微重力的真空中，不存在重力和空气阻力的影响，所以展开过程中的剧烈运动，会使地面展开测试实验困难重重。图1.1火星快速航天器折展天线Figure1.1TheMarsexpressspacecraftflexeditsantenna美国Soykasap[13,14]等人于2004年研制了由超薄复合材料制成的三维可折叠太阳能电池阵列天线，如图1.2所示，它通过根部折叠、Z形折叠和三次折叠三个步骤使结构紧凑，利用储存的应变能实现自动展开，主要优点是重量轻，成本低，零部件数量少，方便制造，但会出现材料断裂的现象。（a）展开状态（b）收拢状态图1.2太阳能电池阵列天线Figure1.2Solararrayantenna
第一章绪论2元模型，分析应力变化特点，搭建实验平台测量力矩并验证模型的准确性。1.2国内外研究现状1.2.1超弹可展开天线机构2003年，欧空局[11,12]研制了一种火星探测系统，主要用于测量火星电离层和寻找地下水，天线的支撑结构部分由三个可折叠的平杆组成，如图1.1所示，平杆中有横向切口，切口处降低了两边的应力集中，平杆的其余部分可弯曲成折叠形状，可展平管质量轻，空间效率高，但它们的展开工作只适用于微重力的真空中，不存在重力和空气阻力的影响，所以展开过程中的剧烈运动，会使地面展开测试实验困难重重。图1.1火星快速航天器折展天线Figure1.1TheMarsexpressspacecraftflexeditsantenna美国Soykasap[13,14]等人于2004年研制了由超薄复合材料制成的三维可折叠太阳能电池阵列天线，如图1.2所示，它通过根部折叠、Z形折叠和三次折叠三个步骤使结构紧凑，利用储存的应变能实现自动展开，主要优点是重量轻，成本低，零部件数量少，方便制造，但会出现材料断裂的现象。（a）展开状态（b）收拢状态图1.2太阳能电池阵列天线Figure1.2Solararrayantenna
【参考文献】：
期刊论文
[1]双圈六面体环形桁架式可展开天线结构设计[J]. 吴新燕,关富玲. 机械工程学报. 2020(05)
[2]空间可展开天线机构研究与展望[J]. 刘荣强,史创,郭宏伟,李冰岩,田大可,邓宗全. 机械工程学报. 2020(05)
[3]考虑桁架柔性的可展开天线动力学分析[J]. 杜雪林,杜敬利,保宏,钟旺,崔凯. 机械工程学报. 2020(07)
[4]考虑横向曲率的超弹性铰链纯弯曲非线性力学建模与实验[J]. 杨慧,王岩,刘荣强. 振动与冲击. 2018(08)
[5]大型环形桁架天线进出地影期热致振动特性研究[J]. 郑士昆,宋燕平,赵将,马小飞,范叶森. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2017(10)
[6]双层超弹性铰链展开冲击分析与优化[J]. 杨慧,郭宏伟,王岩,刘荣强,陶建国. 振动与冲击. 2016(09)
[7]三棱柱伸展臂超弹性铰链的力学建模与分析[J]. 杨慧,郭宏伟,王岩,刘荣强. 宇航学报. 2016(03)
[8]带柔性伸杆小卫星振动控制的半物理仿真实验[J]. 楚中毅,任善永. 宇航学报. 2013(06)
[9]透镜式薄壁CFRP管空间伸展臂轴压屈曲分析及试验[J]. 李瑞雄,陈务军,付功义. 宇航学报. 2012(08)
[10]可折叠复合材料豆荚杆的制备与验证[J]. 白江波,熊峻江,高军鹏,益小苏,张子龙,何先成,刘志真,李雪芹. 航空学报. 2011(07)
博士论文
[1]超弹性铰链的力学建模及实验研究[D]. 杨慧.哈尔滨工业大学 2015
硕士论文
[1]薄壁管状空间伸展臂收展数值模拟与试验[D]. 邹涛.上海交通大学 2013
本文编号：3399416
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