收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于绝对坐标的大型空间多体结构热致振动研究

沈振兴  
【摘要】:现今航天器正面向大型化复杂化和精密化的方向发展,而特殊的空间热辐射环境很容易导致这种航天器出现热致振动问题,因此在结构设计阶段准确预测热诱发的航天器动力学行为将至关重要但是,在地面上实验模拟空间的热辐射微重力和高真空环境非常困难,而且费用也十分昂贵,因此必须借助理论和数值方法对航天器进行热-结构动力学分析此外,航天器上附属大型柔性结构通常会经历大旋转大变形运动,而目前对这种大范围运动空间结构的耦合热-结构动力学分析依然欠缺 本文主要采用绝对节点坐标方法对受到太阳辐射热载荷作用的大型空间柔性结构的动态响应进行研究,并建立了可以用来对大范围运动梁或板结构进行耦合热-结构动力学分析的基本单元针对机械臂太阳能板和自旋航天器三种典型空间结构展开研究,相应的建立了空间环境下考虑热效应的二维Euler-Bernoulli梁单元三维复合材料层合板单元三维截面畸变梁单元研究结果表明:在冲击式太阳辐射热载荷作用下,固定机械臂悬臂太阳能板自旋航天器会出现热颤振现象,转动机械臂的挠度和平移太阳能板的摆动幅度会显著增加;在日出热载荷作用下,太阳能板与卫星主体所组成的刚-柔耦合多体结构的加速度响应会出现热跳变现象;Ulysses自旋稳定航天器的姿态角响应会出现振动中的拍现象此外,从热弯矩做功角度解释了热颤振现象产生的原因,同时也给出了产生热颤振的三个必要条件;基于浓缩形函数推得了非线性弹性力的高效计算表达式,并显著减少了程序运行时间 基于绝对节点坐标方法,本文还提出了考虑截面畸变效应的三维全参数梁单元,并将其中的B2梁模型应用到自旋航天器的耦合热-结构动力学分析中首先给出了梁位置向量的统一表达式,并利用Pascal三角多项式给出了梁横截面的线性和高阶模型研究结果表明:高阶梁模型可以消除绝对节点坐标方法中梁单元存在的泊松闭锁问题;所提出的截面畸变梁单元能够比其它梁单元更准确地捕获梁结构的形变,尤其是具有大柔性大变形的梁结构;四阶梁模型能够很好地描述矩形截面梁的翘曲扭转和大扭转变形;对于大多数梁结构的静力学和动力学分析,采用B2梁模型是非常有效的 最后,利用耦合热-结构分析模型对受到冲击式太阳辐射热载荷作用的AstroMesh大型环形桁架结构的热致振动问题进行研究采用B1梁模型来建立考虑热效应的薄壁管单元,并基于强化连续介质力学方法来计算弹性力研究结果表明:环形桁架结构具有较低的固有频率;在太阳辐射热载荷作用下,结构的热变形和振动幅值都非常小,即结构很稳定;但结构各部分存在较大温差,其最大值达到近200K


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 邵成勋,张嘉钟,王飞,朱庆瑞;多体链的动力学方程[J];航空学报;1988年11期
2 刘又午,张大钧;多体动力学及其在机床中的应用(一)[J];机床;1990年12期
3 冯志勇;;具有移动铰约束的弹性多体动力学方程[J];内蒙古工学院学报;1990年02期
4 刘又午,张大钧;多体动力学及其在机床中的应用(二)[J];机床;1991年01期
5 刘又午,张大钧;多体动力学及其在机床中的应用(四)[J];机床;1991年03期
6 刘又午,张大钧;多体动力学及其在机床中的应用(五)[J];机床;1991年04期
7 R L Huston,郑建民;多体动力学——模拟和分析方法[J];力学进展;1992年03期
8 R.L.修斯顿;刘又午;;人体的频率响应—多体动力学和傅利叶分析的应用[J];振动与冲击;1986年02期
9 李东旭,孙丕忠,唐乾刚;多体结构连接部件的有限单元模型[J];国防科技大学学报;2000年06期
10 刘又午;多体动力学的休斯敦方法及其发展[J];中国机械工程;2000年06期
11 杨益农,贾区耀;多体分离抛撒初条件与分离特征参数[J];宇航学报;2005年02期
12 杨志军;冯文贤;陈新;;非线性索单元等效多体动力学模型研究[J];中国机械工程;2011年03期
13 黄蓓;王浩;王帅;张博孜;;薄片状体沉降过程中的多体干扰流场特性[J];弹道学报;2012年01期
14 刘又午,张大钧;多体动力学及其在机床中的应用(三)[J];机床;1991年02期
15 刘子建;韩瑞静;李丽;艾彦迪;;多层多体信息模型结构设计与实现技术研究[J];湖南大学学报(自然科学版);2009年09期
16 张华;周福昌;黄华;范卓立;;波轮洗衣机多体动力学平台的研究与应用[J];家电科技;2013年S1期
17 张一帆;;多体分离数值模拟及方法验证[J];航空计算技术;2013年06期
18 王波兴;堵云竹;张卫国;夏鸿建;;复杂机械系统的多体动力学参数化建模技术研究[J];机床与液压;2007年04期
19 曹旭平;宋荣昌;刘明杰;张小敏;;基于多体动力学的弹-伞系统动态特性仿真[J];探测与控制学报;2007年01期
20 叶帅宏;刘长虹;唐尚红;陈琛;叶虎勇;;信息熵在多体动力学模糊问题中的应用[J];机械设计与研究;2012年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 姜文辉;张利国;;多体动力学软件的发展趋势与展望[A];探索 创新 交流(第4集)——第四届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2010年
2 李勇;吴宏鑫;;挠性多体航天器快速大角度机动的建模与控制[A];1996年中国控制会议论文集[C];1996年
3 缪建成;朱平;;多柔体系统响应计算的子循环计算方法研究[A];苏州市自然科学优秀学术论文汇编(2008-2009)[C];2010年
4 李盾;何跃龙;纪楚群;;多体分离数值模拟研究与应用[A];北京力学会第19届学术年会论文集[C];2013年
5 刘暾;;多体动力学及其在航天技术中的应用[A];中国空间科学学会第七次学术年会会议手册及文集[C];2009年
6 杨益农;贾区耀;;多体分离抛撒初条件与分离特征参数[A];全国低跨超声速空气动力学文集(第二卷)[C];2003年
7 王淑一;曾海波;王典军;;基于商用软件的一类多体航天器的建模与仿真[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
8 马玉臣;;利用多体微扰理论研究材料的激发态[A];中国化学会第28届学术年会第13分会场摘要集[C];2012年
9 史平安;郁向东;;多体结构热弹性耦合问题的有限元法[A];中国工程物理研究院科技年报(1998)[C];1998年
10 金伟新;肖田元;;多层多视多体建模方法研究[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 孙宏丽;机械系统刚—柔—液耦合多体动力学递推建模研究[D];南京航空航天大学;2011年
2 王永慧;板带钢缺陷图像的多体分类模型及识别技术研究[D];东北大学 ;2009年
3 王巍;有相对运动的多体分离过程非定常数值算法研究及实验验证[D];国防科学技术大学;2008年
4 王颋;面向CAD设计模型的计算多体动力学虚拟原型[D];西南交通大学;2006年
5 沈振兴;基于绝对坐标的大型空间多体结构热致振动研究[D];北京理工大学;2014年
6 张国庆;柔性多体系统建模与控制[D];中国科学技术大学;2008年
7 姚廷强;球轴承多体接触动力学研究[D];昆明理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周虹;高速列车多体动力学参数提取与模型转换关键技术研究[D];浙江大学;2012年
2 齐培正;基于图论的多体动力学仿真[D];吉林大学;2006年
3 曹红恩;量子信息论中多体纠缠态的局域分辨与施密特分解[D];清华大学;2005年
4 张云波;多体动力学接触与碰撞建模研究[D];华中科技大学;2007年
5 张志勇;多体发射系统中变结构问题研究[D];南京理工大学;2008年
6 王伟;多体动力学仿真优化集成及其文档生成技术的研究[D];山东科技大学;2006年
7 陆毓颖;柔性多体正逆混合问题仿真的若干关键问题研究[D];上海交通大学;2011年
8 黎瑶波;基于Modelica的柔性多体系统建模与仿真[D];华中科技大学;2011年
9 苏永茂;基于多体动力学和有限元分析的客梯车轻量化设计[D];哈尔滨工业大学;2014年
10 李东海;刚柔耦合多体动力学在四缸车用柴油机中的运用[D];昆明理工大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 记者 桂运安;中科大首次实验实现压缩量子模拟[N];安徽日报;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978