超彈性桿折展機構(gòu)越來越多地用于太空衛(wèi)星光學(xué)薄膜的收攏和展開的支撐問題,為了避免使用過程因應(yīng)力集中而產(chǎn)生疲勞裂紋,延長超彈性桿使用壽命,對復(fù)合材料超彈性桿在不同鋪層方式下壓扁后的應(yīng)力進行了研究。首先,建立單元胞豆莢蜂窩桿有限元模型,使用顯示動力法對其壓扁后的狀態(tài)進行非線性數(shù)值分析。然后,通過復(fù)合材料單元胞豆莢蜂窩桿的不同鋪層方式下的壓扁后最大應(yīng)力值建立徑向基函數(shù)代理模型。最后,利用ISIGHT軟件中的遺傳算法進行鋪層角度的優(yōu)化。仿真結(jié)果表明,在鋪設(shè)層數(shù)為兩層的情況下,兩層應(yīng)力對應(yīng)有限元結(jié)果與徑向基函數(shù)(RBF)結(jié)果之間的誤差都小于9.95%。復(fù)合材料單元胞豆莢蜂窩桿采用兩層鋪層時,最優(yōu)的鋪層角為第一層、第二層分別為81.962°和82.671°。

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圖1 三種復(fù)合材料彈性桿

傳統(tǒng)豆莢桿如圖1(a)所示。單元胞豆莢蜂窩桿如圖1(b)所示,在中間部分兩圓弧段連接處多出一段平滑段,相比于傳統(tǒng)豆莢桿,它很容易構(gòu)成多元胞豆莢蜂窩桿,如1(c)所示。圖1三種復(fù)合材料彈性桿

圖1 三種復(fù)合材料彈性桿

圖1三種復(fù)合材料彈性桿本文提出一種三棱錐支撐結(jié)構(gòu),能滿足光學(xué)薄膜展開后的剛度要求。它由頂端滾軸連接機構(gòu)、單元胞豆莢蜂窩桿、根部滾軸連接機構(gòu)和收攏鎖定機構(gòu)組成。圖2(a)所示為該機構(gòu)展開狀態(tài)模型,該機構(gòu)分為頂部支撐光學(xué)薄膜部分和底部連接部分。頂部支撐光學(xué)薄膜部分為正三角形結(jié)構(gòu),由....

圖2 單元胞豆莢蜂窩桿三棱錐折展機構(gòu)

本文提出一種三棱錐支撐結(jié)構(gòu),能滿足光學(xué)薄膜展開后的剛度要求。它由頂端滾軸連接機構(gòu)、單元胞豆莢蜂窩桿、根部滾軸連接機構(gòu)和收攏鎖定機構(gòu)組成。圖2(a)所示為該機構(gòu)展開狀態(tài)模型,該機構(gòu)分為頂部支撐光學(xué)薄膜部分和底部連接部分。頂部支撐光學(xué)薄膜部分為正三角形結(jié)構(gòu),由3個頂端滾軸連接機構(gòu)、3....

圖2 單元胞豆莢蜂窩桿三棱錐折展機構(gòu)

圖2單元胞豆莢蜂窩桿三棱錐折展機構(gòu)圖3單元胞豆莢蜂窩桿幾何示意圖

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