【摘要】：現(xiàn)代航天器通常都安裝有太陽(yáng)能電池,為航天器日常工作提供所需要的能量。由于發(fā)射與運(yùn)輸裝置的限制,航天器太陽(yáng)能電池通常被設(shè)計(jì)成多板鉸接的可折疊形式。這樣的太陽(yáng)能電池陣往往具有質(zhì)量輕、跨度大、剛度低等特點(diǎn),其動(dòng)力學(xué)特性表現(xiàn)為頻率低、模態(tài)密集等。本文主要是以雙向鉸接的太陽(yáng)能電池陣為研究對(duì)象,利用基于能量原理的瑞利-里茲法分析其動(dòng)力學(xué)特性。首先建立了雙向鉸接太陽(yáng)能電池陣的能量方程,引入拉格朗日乘子來(lái)描述結(jié)構(gòu)的內(nèi)部位移匹配條件和外部邊界條件,通過(guò)瑞利-里茲法推導(dǎo)了結(jié)構(gòu)的頻率方程。通過(guò)具體算例,利用數(shù)值方法計(jì)算出結(jié)構(gòu)的固有頻率和較低自由度的解析形式的模態(tài)函數(shù),并且數(shù)值仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證方法的正確性。對(duì)結(jié)果分析可知,當(dāng)模態(tài)函數(shù)截?cái)嚯A數(shù)越高時(shí),結(jié)果與數(shù)值仿真結(jié)果越接近,證明了計(jì)算方法的收斂性。同時(shí),解析形式的模態(tài)函數(shù)可以描述結(jié)構(gòu)的彎扭耦合振型,并且為結(jié)構(gòu)如非線性振動(dòng)以及控制器的設(shè)計(jì)等動(dòng)力學(xué)分析提供有利條件,不僅如此,這種計(jì)算方法同樣不受板與板之間鉸鏈數(shù)量和鉸鏈位置的限制。通過(guò)改變鉸鏈剛度來(lái)改變結(jié)構(gòu)的固有特性,分析可知,鉸鏈剛度僅僅會(huì)對(duì)雙向鉸接太陽(yáng)能電池陣的前6階固有頻率產(chǎn)生影響,不會(huì)影響結(jié)構(gòu)其他高階固有頻率。同樣,計(jì)算分析可知板自身的抗彎剛度僅僅會(huì)改變結(jié)構(gòu)的高階頻率,不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的低階頻率。分析1階振型,計(jì)算得出提高結(jié)構(gòu)基頻最有效的辦法是提高左端鉸鏈的剛度。在結(jié)構(gòu)第4、5、6塊板上加載集中質(zhì)量,對(duì)結(jié)構(gòu)頻率和模態(tài)進(jìn)行重排,計(jì)算分析說(shuō)明,當(dāng)集中質(zhì)量均勻的加載到上述三塊板上時(shí),對(duì)結(jié)構(gòu)頻率和模態(tài)的重新排列分布具有良好的效果。最后分析了結(jié)構(gòu)在熱環(huán)境中固有頻率的變化規(guī)律,計(jì)算分析說(shuō)明,溫度的改變對(duì)結(jié)構(gòu)低階頻率會(huì)產(chǎn)生較大的影響,而高階頻率則基本不會(huì)受溫度的影響而改變。但總體來(lái)講,溫度升高會(huì)使結(jié)構(gòu)膨脹,剛度變小,降低結(jié)構(gòu)的固有頻率。
【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】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TM914.4
【圖文】：

第 1 章 緒論的背景及研究意義紀(jì) 50 年代，蘇聯(lián)科學(xué)家將世界上第一顆人造地球衛(wèi)星送進(jìn)入太空的新時(shí)代。經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，曾經(jīng)應(yīng)用要發(fā)射的各類(lèi)航天器數(shù)不勝數(shù)。航天器是在外層空間基本行并執(zhí)行特定任務(wù)的飛行器。自航天器誕生的那一天開(kāi)研制過(guò)程中必須要關(guān)注的。隨著人類(lèi)對(duì)航天器功能要求的熟，航天器的結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜化，其柔性附件（如太陽(yáng)來(lái)越大型化，這對(duì)航天器本身的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)與控制基礎(chǔ)理。

有到達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的需求。就連國(guó)際著名的“哈勃望遠(yuǎn)鏡”的熱變形而產(chǎn)生了彈性振動(dòng)，導(dǎo)致衛(wèi)星的姿態(tài)穩(wěn)定度不能達(dá)低成相質(zhì)量。其實(shí)由于太陽(yáng)能電池陣的結(jié)構(gòu)振動(dòng)而影響航數(shù)不勝數(shù)。所以，綜合以上各個(gè)方面來(lái)看，對(duì)航天器太陽(yáng)能學(xué)分析是十分必要的。器太陽(yáng)能電池陣的分類(lèi)式太陽(yáng)能電池陣結(jié)構(gòu) 年 3 月 17 日，第一個(gè)使用太陽(yáng)能電池技術(shù)的航天器是美國(guó)星“Vanguard Ⅰ”，見(jiàn)圖 1-2 所示。“Vanguard Ⅰ”航天器的塊鑲嵌在航天器星體表面的面板組成，其提供的總能量不到能量非常有限，但是“Vanguard Ⅰ”航天器的太陽(yáng)能電池技具有指導(dǎo)意義。a) b)

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 蔣建平;李東旭;;帶太陽(yáng)帆板航天器剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)研究[J];航空學(xué)報(bào);2006年03期

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本文編號(hào)：2731589