本文關(guān)鍵詞：空間繩網(wǎng)捕獲過程碰撞動(dòng)力學(xué)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本學(xué)位論文對(duì)空間繩網(wǎng)捕獲過程中柔性繩網(wǎng)碰撞動(dòng)力學(xué)的建模方法和仿真計(jì)算問題進(jìn)行研究�？臻g繩網(wǎng)系統(tǒng)是空間繩系系統(tǒng)研究領(lǐng)域的一個(gè)新的研究方向,它可以對(duì)非合作、數(shù)量龐大、外形不規(guī)則和具有自旋角速度的空間目標(biāo)進(jìn)行捕獲,具有極廣闊的應(yīng)用前景�？臻g繩網(wǎng)具有柔性大、非線性強(qiáng)和數(shù)值計(jì)算困難等特點(diǎn),因此對(duì)柔性繩網(wǎng)動(dòng)力學(xué)和柔性繩網(wǎng)碰撞動(dòng)力學(xué)建模是研究空間繩網(wǎng)捕獲過程的難點(diǎn)。本文基于柔性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論和碰撞動(dòng)力學(xué)建模方法,對(duì)柔性繩網(wǎng)空間捕獲過程中的柔性繩網(wǎng)碰撞問題進(jìn)行了建模和數(shù)值仿真研究,主要內(nèi)容包括:(1)本文介紹了空間繩網(wǎng)的應(yīng)用背景和國(guó)內(nèi)外關(guān)于空間繩系系統(tǒng)研究的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì),并且介紹了與柔性繩網(wǎng)動(dòng)力學(xué)相關(guān)的柔性繩索動(dòng)力學(xué)和柔性系統(tǒng)碰撞動(dòng)力學(xué)相關(guān)的理論。(2)對(duì)空間繩網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì),包括繩網(wǎng)的構(gòu)形和折疊拋射方式,仿真結(jié)果說明可以采用此種方法。設(shè)計(jì)的繩網(wǎng)模型為繩網(wǎng)動(dòng)力學(xué)建模和仿真計(jì)算提供了具體的研究對(duì)象。提出了一組空間繩網(wǎng)系統(tǒng)捕獲的性能評(píng)價(jià)指標(biāo),包括瞬時(shí)碰撞力、捕獲目標(biāo)速度位移變化量和捕獲目標(biāo)自旋角速度,為評(píng)價(jià)繩網(wǎng)捕獲過程提供了依據(jù)。(3)研究了柔性繩網(wǎng)動(dòng)力學(xué)和柔性繩網(wǎng)碰撞動(dòng)力學(xué)建模方法。分別基于集中質(zhì)量法和絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法建立了繩索單元模型,并推導(dǎo)了繩網(wǎng)的動(dòng)力學(xué)方程。基于非線性彈簧阻尼模型和庫侖摩擦模型,推導(dǎo)了碰撞力和摩擦力的計(jì)算公式,并給出了碰撞檢測(cè)的流程以及碰撞檢測(cè)判據(jù)。(4)針對(duì)兩種繩網(wǎng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行仿真對(duì)比分析,結(jié)果表明利用絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法建立的中心軸線柔索單元模型比利用集中質(zhì)量法建立的繩索單元模型更準(zhǔn)確,更適合用于大變形柔性繩網(wǎng)系統(tǒng)建模。(5)通過設(shè)計(jì)不同的仿真工況模擬不同的捕獲碰撞情況,結(jié)合評(píng)價(jià)指標(biāo)從捕獲目標(biāo)姿態(tài)、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和網(wǎng)格大小三個(gè)方面對(duì)繩網(wǎng)捕獲碰撞過程進(jìn)行分析。仿真結(jié)果表明,捕獲目標(biāo)姿態(tài)、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和網(wǎng)格大小三個(gè)方面均會(huì)對(duì)繩網(wǎng)捕獲碰撞過程產(chǎn)生較大的影響,需要根據(jù)實(shí)際任務(wù)需求設(shè)計(jì)繩網(wǎng)捕獲的策略。
【關(guān)鍵詞】：柔性多體系統(tǒng) 絕對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)法 非線性彈簧阻尼模型 碰撞 數(shù)值仿真
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V528;V414
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-22
• 1.1 研究背景與目的9-10
• 1.2 空間繩系系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)10-15
• 1.2.1 空間繩系衛(wèi)星系統(tǒng)研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 空間繩網(wǎng)研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 柔性繩網(wǎng)動(dòng)力學(xué)研究15-20
• 1.3.1 柔性繩索動(dòng)力學(xué)建模方法15-18
• 1.3.2 柔性系統(tǒng)碰撞動(dòng)力學(xué)18-20
• 1.4 論文研究目標(biāo)與研究?jī)?nèi)容20-22
• 第2章 空間繩網(wǎng)系統(tǒng)概述22-27
• 2.1 引言22
• 2.2 空間繩網(wǎng)捕獲概念與特點(diǎn)22
• 2.3 空間繩網(wǎng)任務(wù)描述22-23
• 2.4 空間繩網(wǎng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)23-25
• 2.4.1 繩網(wǎng)構(gòu)型及材料23-24
• 2.4.2 繩網(wǎng)折疊方式24-25
• 2.4.3 繩網(wǎng)拋射方式25
• 2.5 空間繩網(wǎng)系統(tǒng)捕獲性能評(píng)價(jià)指標(biāo)25-26
• 2.6 本章小結(jié)26-27
• 第3章 空間繩網(wǎng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模27-40
• 3.1 引言27
• 3.2 柔性繩網(wǎng)動(dòng)力學(xué)建模27-34
• 3.2.1 基于集中質(zhì)量模型的繩索單元模型27-29
• 3.2.2 基于ANCF的柔索單元模型29-34
• 3.3 空間繩網(wǎng)碰撞動(dòng)力學(xué)建模34-39
• 3.3.1 碰撞檢測(cè)模型34-37
• 3.3.2 碰撞動(dòng)力學(xué)模型37-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第4章 捕獲目標(biāo)姿態(tài)對(duì)捕獲過程的影響分析40-53
• 4.1 引言40
• 4.2 兩種繩網(wǎng)模型仿真結(jié)果對(duì)比40-41
• 4.3 捕獲目標(biāo)姿態(tài)影響分析41-52
• 4.3.1 空間繩網(wǎng)參數(shù)和基本假設(shè)41-42
• 4.3.2 捕獲目標(biāo)姿態(tài) 1—初始點(diǎn)碰撞42-45
• 4.3.3 捕獲目標(biāo)姿態(tài) 2—初始線碰撞45-48
• 4.3.4 捕獲目標(biāo)姿態(tài) 3—初始面碰撞48-50
• 4.3.5 工況對(duì)比分析50-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第5章 空間繩網(wǎng)形態(tài)對(duì)捕獲過程的影響分析53-63
• 5.1 引言53
• 5.2 相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度影響分析53-57
• 5.2.1 相對(duì)速度 3m/s53-56
• 5.2.2 工況對(duì)比分析56-57
• 5.3 網(wǎng)格大小影響分析57-61
• 5.3.1 網(wǎng)格邊長(zhǎng) 0.267m57-60
• 5.3.2 工況對(duì)比分析60-61
• 5.4 本章小結(jié)61-63
• 結(jié)論63-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文69-71
• 致謝71

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：空間繩網(wǎng)捕獲過程碰撞動(dòng)力學(xué)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：390734