【摘要】：STACER是一種航天器上廣泛應(yīng)用的伸展機構(gòu),其儲能部件由薄壁鋼帶經(jīng)冷加工渦卷最終成型為螺旋管狀.由于伸展長度可達裝載高度的幾十倍,鋼帶在展開過程中呈現(xiàn)為大撓度、大應(yīng)變形變,機構(gòu)伸展力的計算必然涉及強非線性問題;同時,鋼帶的構(gòu)型、邊界條件在伸展過程中不斷變化,這些因素又增加了問題的難度,致使常用的商業(yè)軟件已無法直接處理此類問題.此研究工作應(yīng)用變分方法的思想,以研究鋼帶變形的幾何特性為基礎(chǔ),構(gòu)造出鋼帶構(gòu)型恰當?shù)目赡芎瘮?shù)空間,并利用形狀函數(shù)隨伸展長度的變化規(guī)律求出鋼帶的主應(yīng)變以及變形能,再利用勢能極小原理,確定出鋼帶的真實構(gòu)型以及相應(yīng)的變形能,最終利用變形能和虛功原理得出伸展力.這一方法既可以簡化計算又可以得到鋼帶形狀函數(shù)、伸展力的近似解析式,為伸展力影響因素的定量分析提供了條件.
【圖文】：

逡逑ＧＯＴＨＡＭ和ＣＥＮＥＭＡ衛(wèi)星均采用ＳＴＡＣＥＲ作為主逡逑載荷的伸展機構(gòu)１１４＿｜９）．我國航天五院于２０１２年在逡逑電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星上率先開始ＳＴＡＣＥＲ伸展機構(gòu)研邐００邐ＳＴＡＣＥＫ逡逑制；近來，又成功將其應(yīng)用于深空探測器領(lǐng)域．邐（ａ）邋Ｒｅｐｅａｔａｂｌｅ邋ｒｏｌｌｏｕｔ邋ＳＴＡＣＥＲ逡逑ＳＴＡＣＥＲ是一種由超長金屬薄帶材經(jīng)冷加工制邐ｓｐｎｎｇｓｐｕｉｉ邋Ｆ邐１逡逑成螺旋管狀伸展機構(gòu)，按其使用方式，分成單次＊邐Ｃ0ＶｂＬａｅｎｄ邋ｉ邋［邋Ｈ逡逑可重復(fù)岕兩種形式，分別如圖１和圖２（ａ）所示（摘邐＇Ｕ邋Ｉ邋ｆｌ邋ｈｍＡ邋Ｉ逡逑自文獻［］丨］），兩種形式的主要區(qū)別在于可重復(fù)刪邐Ｉ逡逑的ＳＴＡＣＥＲ?guī)в衧E展^u裝置，如圖２（ｂ）所示．通邐１邐＊＾ｙｊ．邋Ｖ｜逡逑常輔助裝置由兩組間隔一定距離的支撐輪組構(gòu)成，邐｜一＾ｉ？Ｐ＾邋＼逡逑其主要作用是對螺旋管提供橫向支撐，并施加－組邐Ｉ邋Ｍ逡逑，邐．邐＼邋ｒｏｌｌｅｒｓ邋ｐｉｎｃｈ邋１逡逑徑向力，使鋼帶逐圈抱緊從而形成一定的剛度．邐ｉｄｌｅｒ邋ｒｏｔａｔｅｓ邋ｒｏｃｋｅｒ邐ｓｔａｃｅｒ逡逑從目前來看，關(guān)于ＳＴＡＣＥＲ的力學、機械性能邐＿ａｂｌ１ｕｔｐｉ？ｔ逡逑的理論分析方法以及研究文獻非常少見，一是西方邐（ｂ）伸展輔助裝置逡逑的技術(shù)封鎖，一■是其理論研究的難度．ＳＴＡＣＥＲ的伸邐（ｂ）邋Ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ邋ａｓｓｉｓｔ邋ｄｅｖｉｃｅ逡逑展過程中，薄殼的燒度達到其厚度的幾百倍，是一邐圖２可重復(fù)使用ＳＴＡＣＥＲ及其伸灥助裝置逡逑Ｉ邋大燒度、大應(yīng)變的丨肖線邋ｆｔ邋Ｍ邋，并且，邊辦條件與邐Ｆｉｇ．２邋Ｒｅｐｅａｔａｂｌｅ邋ｒｏｌｌｏｕｔ邋ＳＴＡＣＥＲ邋ａｎｄ邋ｉｔ

際要求．在兩個柱面之逡逑間，鋼帶的形狀由錐面過渡，這里也將其稱為過渡邐ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ邋｜邐ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ邐ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ＇逡逑段，如圖３所示．對于單次使用ＳＴＡＣＥＲ，僅有過渡邐ｌｍｅ邋＼Ｊ邐＇ｉｎｅ邐＇ｉｎｅ逡逑和收攏段；對于可重復(fù)使用ＳＴＡＣＥＲ，，螺旋管穿過約邐（ａ）伸展狀態(tài)邐（ｂ）過渡狀態(tài)邐（ｃ）收攏狀態(tài)逡逑束輪組后可以認為鋼帶達到完全伸展狀態(tài)．邐⑷Ｄｅｐｌｏｙｅｄ邋ｓｔａｔｕｓ⑷Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ邋ｐｅｒｉｏｄ⑷Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ邋ｓｔａｔｕｓ逡逑圖４鋼帶隨體標記線的變形過程逡逑v徨澹灣危垮危輳輳輳蓿礤澹危疲椋紓澹村澹裕瑁邋澹洌澹媯錚潁恚幔簦椋錚鑠澹錚駑澹歟椋睿澹簀澹恚幔潁耄澹溴澹錚鑠澹簦瑁邋澹螅簦澹澹戾澹螅簦潁椋皰義希洌裕溴濉鰣濉鰣澹＃殄澹掊義稀鋁俊雜趓>中形式的ｓｔａｃｅｒ，可以認為僅是過渡段逡逑不同，－種是變化的而另－種是固定的，這里將著重逡逑研究可重復(fù)岕ＳＴＡＣＥＲ伸展力的計算方法．逡逑ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ邐＾逡逑２鋼制曑黯函數(shù)空間逡逑—Ｉ邐為了構(gòu)造恰當?shù)匿搸Э赡茏冃魏瘮?shù)空間，首先逡逑Ｉ邋Ｉ邐利用已有的幾種規(guī)格的螺旋管及其收納罐（圓杯狀）逡逑ｓ＿ｄ邋ｒ邐試件，進行了螺旋管的收攏、伸展試驗，以觀酬帶逡逑｜邐形狀的變化．結(jié)果表明鋼帶在過渡段形狀為變參數(shù)逡逑灥，}魋E伸栔力灥．考}0

本文編號：2545610