本文關(guān)鍵詞：可伸展太陽(yáng)帆結(jié)構(gòu)力學(xué)行為與帆面制備技術(shù)

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【摘要】：近年來(lái)太陽(yáng)帆作為一種新型航天器逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。依靠太陽(yáng)光壓作為推動(dòng)力和控制力,不攜帶任何能源,不產(chǎn)生太空垃圾,不受燃料約束,可以實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離深空探測(cè)、行星或彗星等的取樣返回、太陽(yáng)極點(diǎn)觀測(cè)等任務(wù)。本文以“豆莢桿為支撐構(gòu)件和Kapton薄膜為膜面材料”的太陽(yáng)帆為研究對(duì)象,綜合運(yùn)用理論、試驗(yàn)和數(shù)值分析等方法對(duì)太陽(yáng)帆結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為和帆面制作技術(shù)進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容包括太陽(yáng)帆整體結(jié)構(gòu)力學(xué)特性分析、Kapton膜面折疊力學(xué)行為分析與試驗(yàn)、薄壁CFRP豆莢桿懸臂梁屈曲分析及試驗(yàn)以及太陽(yáng)帆制備工藝與方法及測(cè)試。首先,對(duì)太陽(yáng)帆整體建立有限元模型,在對(duì)單根懸臂豆莢桿進(jìn)行線(xiàn)性特征值軸壓屈曲和懸臂屈曲分析基礎(chǔ)上,對(duì)整體結(jié)構(gòu)力學(xué)特征進(jìn)行分析,模擬太陽(yáng)帆完全展開(kāi)時(shí)在光壓作用下膜面的變形和支撐結(jié)構(gòu)靜力響應(yīng),探討膜面張力合理范圍以及膜面張力對(duì)太陽(yáng)帆結(jié)構(gòu)剛度的影響。其次,為了更好地壓縮折疊薄膜,需要對(duì)薄膜折疊力學(xué)行為有深入的了解�；诰�(xiàn)彈性工程理論對(duì)薄膜S型折疊方式進(jìn)行了研究,推導(dǎo)得到相鄰接觸薄膜反彈力與薄膜折疊間距的關(guān)系式,采用ABAQUS有限元軟件進(jìn)行對(duì)折疊過(guò)程數(shù)值模擬分析,在掌握S型折疊方式相關(guān)特性的基礎(chǔ)上,進(jìn)行材料試驗(yàn)和折疊結(jié)構(gòu)試驗(yàn),并對(duì)三種方式所得到的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,對(duì)薄膜折疊有一定的參考價(jià)值。再次,太陽(yáng)帆結(jié)構(gòu)支撐構(gòu)件豆莢桿工作時(shí)處于懸臂狀態(tài),為掌握空間薄壁CFRP豆莢桿懸臂受力性能,對(duì)豆莢桿懸臂梁進(jìn)行末端加載試驗(yàn),得到了非線(xiàn)性屈曲荷載及屈曲特性。利用有限元軟件先進(jìn)行線(xiàn)性特征值屈曲分析,并引入一致特征值屈曲模態(tài)作為初始幾何缺陷進(jìn)行非線(xiàn)性屈曲模擬,得到豆莢桿懸臂梁屈曲臨界載荷及非線(xiàn)性屈曲特性,與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析�；谠囼�(yàn)和模擬分析,進(jìn)一步對(duì)豆莢桿相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行探究,得到各參數(shù)對(duì)豆莢桿懸臂梁非線(xiàn)性屈曲臨界載荷的影響。對(duì)懸臂薄壁CFRP豆莢桿的設(shè)計(jì)和應(yīng)用具有重要參考價(jià)值。最后,對(duì)大面積太陽(yáng)帆面制備工藝與方法進(jìn)行研究,為獲得表面平整、光滑、無(wú)斑點(diǎn)和無(wú)皺紋的大面積熱塑性聚酰亞胺薄膜帆,需要采用焊頭連續(xù)行走方式的電阻直熱式焊機(jī)進(jìn)行高溫焊接,目前暫無(wú)相關(guān)產(chǎn)品。在明確技術(shù)要求基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了新型焊接機(jī)系統(tǒng),并對(duì)焊接制備的太陽(yáng)帆膜面進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：V414;V442

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 黃小琦;王立;劉宇飛;楊辰;陳穎;;大型太陽(yáng)帆薄膜折疊及展開(kāi)過(guò)程數(shù)值分析[J];中國(guó)空間科學(xué)技術(shù);2014年04期

2 黃小琦;王立;劉宇飛;高鴻;王永建;田海;馮展祖;柳青;;太陽(yáng)帆表面薄膜空間電子輻照性能研究[J];真空與低溫;2014年03期

3 邱鋒;楊星;張瑩;;太陽(yáng)帆飛行器自適應(yīng)極點(diǎn)配置控制方法研究[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2014年02期

4 郭紅軍;鄭津津;沈連Z`;周劍;;新型太陽(yáng)帆結(jié)構(gòu)模態(tài)分析[J];機(jī)械與電子;2013年06期

5 霍倩;饒哲;周春燕;;太陽(yáng)帆航天器展開(kāi)結(jié)構(gòu)技術(shù)綜述[J];航天控制;2013年02期

6 史曉寧;郭繼峰;榮思遠(yuǎn);崔乃剛;;基于解析控制律的太陽(yáng)帆星際轉(zhuǎn)移軌道控制[J];控制與決策;2013年03期

7 史曉寧;李立濤;崔乃剛;;太陽(yáng)帆航天器地球逃逸軌道解析最優(yōu)控制律[J];控制與決策;2013年02期

8 鄒濤;陳務(wù)軍;彭福軍;陳建穩(wěn);;透鏡式纏繞肋收展過(guò)程數(shù)值模擬分析[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2013年02期

9 李瑞雄;陳務(wù)軍;付功義;;透鏡式薄壁CFRP管空間伸展臂軸壓屈曲分析及試驗(yàn)[J];宇航學(xué)報(bào);2012年08期

10 沈自才;張帆;趙春晴;劉宇明;丁義剛;牟永強(qiáng);;IKAROS太陽(yáng)帆的關(guān)鍵技術(shù)分析與啟示[J];航天器工程;2012年02期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 張國(guó)慶;王永;梁青;張洋;黃文浩;;太陽(yáng)帆航天器姿態(tài)控制進(jìn)展[A];中國(guó)宇航學(xué)會(huì)深空探測(cè)技術(shù)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第三屆學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 龔勝平;太陽(yáng)帆航天器動(dòng)力學(xué)與控制研究[D];清華大學(xué);2009年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 劉錦賢;空間可展天線(xiàn)支撐結(jié)構(gòu)熱—結(jié)構(gòu)分析[D];上海交通大學(xué);2013年

2 鄒濤;薄壁管狀空間伸展臂收展數(shù)值模擬與試驗(yàn)[D];上海交通大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：1161605