极端温度下月球车含隙铰可展帆板动态特性及展开可靠性分析

发布时间：2023-03-05 02:13

　　由于空间环境极端温度的影响,曾造成哈勃望远镜等航天器的可展帆板机构失效,因此研究极端温度对可展帆板展开过程的影响,有着重要的工程价值。本文以自主研发的月球车含间隙重复可展帆板为研究对象,通过分析月表温度对其展开过程的动力学性能、展开可靠性的影响,为帆板的可展机构优化设计、可靠展开的最优温度范围提供了理论基础。本文主要研究内容如下:首先,分析月表极端温度对可展帆板材料和铰链结构的影响。综合考虑月表极端温度对帆板基板材料弹性模量、泊松比的影响,使用有限元理论及弹性薄壁圆环理论,分别针对含滑动轴承、滚动轴承两类铰链结构,计算了月表温度对铰链间隙量的影响。其次,建立月表极端温度下的可展帆板动力学模型。构建含滚动轴承、滑动轴承的两类铰链结构间隙模型,基于运动弹性动力学建模方法,结合极端温度对帆板材料和铰链结构的影响,建立月表极端温度下两类铰链结构的可展帆板间隙-柔性耦合动力学模型。第三,运用数值方法分析月表极端温度对可展帆板的动态特性的影响。使用四阶变步长伦哥库塔法和newmark-β法进行数值计算,针对两类铰链结构分别分析月表极端温度对可展帆板的动态特性评价,找出动态特性优良的铰链结构;使用准...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

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摘要
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第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 含间隙多体多体系统动力学研究现状
        1.2.2 温度对可展帆板动态响应的影响研究现状
        1.2.3 机构可靠性分析研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 极端温度对帆板材料和铰链的影响
    2.1 引言
    2.2 月表温度对帆板机械性能的影响
    2.3 月表温度对铰链的影响
        2.3.1 月表温度对含滚动轴承铰链的影响
        2.3.2 月表温度下含滑动轴承铰链的影响
    2.4 本章小结
第3章 极端温度下的可展帆板动力学模型
    3.1 引言
    3.2 月表温度下铰链间隙简化模型
        3.2.1 月表温度下含滚动轴承铰链的间隙模型
        3.2.2 月表温度下含滑动轴承铰链间隙模型
    3.3 月表温度下含间隙柔性可重复折展帆板的动力学模型
        3.3.1 月球车可重复展开帆板物理描述
        3.3.2 帆板等效模型
        3.3.3 含间隙刚性可展帆板动力学模型
        3.3.4 可展帆板柔性化
        3.3.5 月表温度下间隙-柔性耦合的可展帆板动力学模型
    3.4 本章小结
第4章 极端温度下可展帆板动态特性及固有频率分析
    4.1 引言
    4.2 求解动力学模型
    4.3 动力学模型求解结果分析
        4.3.1 月表温度对含滚动轴承铰的动力学性能影响
        4.3.2 月表温度对含滑动轴承铰的动力学性能影响
        4.3.3 月表温度下不同铰链的动力学性能对比分析
    4.4 不同温度下可展帆板展开过程模态分析
        4.4.1 准静态法分析展开过程
        4.4.2 有限元简化模型
        4.4.3 有限元模型数值求解与结果分析
    4.5 本章小结
第5章 极端温度下可展帆板的展开可靠性分析
    5.1 引言
    5.2 可展帆板的末端位移可靠性模型
        5.2.1 可展帆板末端位移的极限函数
        5.2.2 理想可展帆板末端的期望
        5.2.3 非理想可展帆板末端位移误差的期望、方差
        5.2.4 可展帆板末端可靠性的计算和计算流程
    5.3 算例分析
        5.3.1 系统输入随机变量设置
        5.3.2 计算结果分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间承担的科研任务与主要研究成果
致谢



本文编号：3755486