柔性臂杆在重力补偿条件及失重环境下的振动模态差异分析

发布时间：2017-10-05 06:10

  本文关键词：柔性臂杆在重力补偿条件及失重环境下的振动模态差异分析

  更多相关文章： 频率 零重力模拟 分布参数模型 振动 重力补偿试验

【摘要】：空间站任务需要全面的工程研究,在此之后才可以进入空间执行载人任务。由于整个系统的动态性能无法在地球上测试,因此使用计算机模型作为工程工具来预测在空间会发生什么。这项工作的目的是改进零重力环境下细长梁一阶固有频率的数学模型,它可以帮助工程师了解空间中的梁的受力性能。研究对象为一4米长细长梁,一端固定在地面,另一端有一个质量块。研究内容包括:1)零重力环境下的空间臂的建模使用分布参数模型。一端固定的4米长的细长梁应建立成自由模型,这样我们可以分析其振动。2)在重力补偿环境下的空间臂的元建模采用分布参数模型。4米长细长梁的一端固定在地上,并有一个额外的重力补偿项作为约束。这些因素在建模中应视为约束。3)比较1)和2)中的模型,分析在外部冲击下自由响应之间的差异,尤其是在自然频率附近的自由响应。4)建立软件模型和验证1)、2)和3)中的分析。理论模型描述了细长梁的一阶固有频率。束发展的主要问题是:确定控制微分方程,从控制方程得到的本征函数。这些问题都适用于欧拉-伯努利方程和能量转移理论。动梁分析的主要技术可分为连续和离散方法。动态梁分析最流行的离散方法是有限元法(FEM)。FEM(有限元法)是用来模拟细长梁在试验时间的行为。使用华硕Workbench软件进行正常模式分析技术用来模拟动力学振动梁的行为。这项工作帮助寻找新的数学模型来计算细长梁的一阶固有频率。该模型将有助于促进重力补偿试验以及空间中的梁的振动分析。使用Maple11和ANSYS 14.5软件包计算重力补偿试验和零重力环境中的位移计算和细长梁的一阶固有频率计算。
【关键词】：频率 零重力模拟 分布参数模型 振动 重力补偿试验
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V414
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• Chapter 1 Introduction9-25
• 1.1 Purpose and Significance of the Study10-11
• 1.1.1 Research of Mathematics Model10
• 1.1.2 Simulation in ANSYS and Maple10-11
• 1.1.3 Significance of the Study11
• 1.2 Background and Status11-17
• 1.2.1 Background and Status of Vibration of Cantilever Beam11-13
• 1.2.2 Background of Weight and Weightlessness13
• 1.2.3 Mass and Mass Measurement13-14
• 1.2.4 Shuttle Remote Manipulation System (SRMS)14-16
• 1.2.5 Shuttle Remote Manipulation System (SRMS) from Harbin Institute of Technology16-17
• 1.3 Finite Element Method17-20
• 1.3.1 Modal Analysis18-20
• 1.4 Transverse Vibration Of Euler Beam20-23
• 1.5 Problem Statement23
• 1.6 Methodology23-24
• 1.7 Study Contents24-25
• Chapter 2 Analytical Model of Vibration25-33
• 2.1 Modern Method25-28
• 2.2 The acceleration of gravity28-32
• 2.3 Summary32-33
• Chapter 3 Vibration analysis using Maple 1133-41
• 3.1 Solution of Vibration33-40
• 3.1.1 Boundary Conditions and Initial Conditions33-34
• 3.1.2 Beam and Material Parameters34
• 3.1.3 Solution34-35
• 3.1.4 Results and Discussions35-40
• 3.2 Summary40-41
• Chapter 4 Vibration analysis of slender beam using ANSYS41-52
• 4.1 Simulation Vibration of a slender Beam Based on Ground41-46
• 4.1.1 Simulation Procedure41
• 4.1.2 Model (Geometry)41-42
• 4.1.3 Mesh42
• 4.1.4 Static Structural42
• 4.1.5 Results and Discussions42-46
• 4.2 Simulation Vibration of a slender Beam on Gravity Compensation Test46-51
• 4.2.1 Simulation Procedure46
• 4.2.2 Model (Geometry)46-47
• 4.2.3 Mesh47
• 4.2.4 Static Structural47-48
• 4.2.5 Results and Discussions48-51
• 4.3 Summary51-52
• Conclusion52-53
• References53-62
• Acknowledgement62-63
• Curriculum vitae63-64
• Appendix A64-79

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本文编号：975186