介紹了一種縱桿變形分析的數(shù)值方法,用作盤(pán)繞式伸展臂逐層展開(kāi)過(guò)程中的變形研究。該數(shù)值方法基于已有的彈性細(xì)桿變形分析理論,將伸展臂縱桿離散成一系列圓柱面約束條件下的短桿,分別對(duì)臨界狀態(tài)下的短桿進(jìn)行邊界條件確定和變形分析,進(jìn)而運(yùn)用迭代方法求得縱桿變形。針對(duì)在研伸展臂模型,分別進(jìn)行微重力展開(kāi)實(shí)驗(yàn)和根部展開(kāi)動(dòng)力學(xué)仿真,并將二者結(jié)果與數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,考察該數(shù)值方法的可行性和有效性。結(jié)果表明,數(shù)值計(jì)算所得縱桿變形狀況與實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果基本一致,可以用作伸展臂設(shè)計(jì)階段的參考。 

【文章來(lái)源】：西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,38(S1)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

典型的盤(pán)繞式伸展臂展開(kāi)圖

如圖2所示,通長(zhǎng)縱桿被離散成一系列短桿,將伸展臂自下而上分別定義為第1節(jié),第2節(jié),……,相應(yīng)的短桿定義為桿1,桿2,……。同樣的,伸展臂橫架自下而上分別定義為橫架1,橫架2,……。為減少研究過(guò)程中的外部干擾載荷,以伸展臂根部4節(jié)短桿作為研究對(duì)象。當(dāng)?shù)?節(jié)剛要展開(kāi)時(shí),橫架5與橫架6之間的接觸力剛好減小到零,此時(shí)根部4節(jié)短桿在繩索拉力和根部邊界載荷的作用下達(dá)到平衡狀態(tài)。定義此刻的伸展臂狀態(tài)為臨界狀態(tài),以此為基礎(chǔ)進(jìn)行后續(xù)的變形分析研究。為方便起見(jiàn),本文中的分析均不考慮伸展臂展開(kāi)過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)效應(yīng)。忽略過(guò)渡段盤(pán)繞半徑的輕微減小,伸展臂滿(mǎn)足圓柱面假設(shè),即展開(kāi)過(guò)程中的通長(zhǎng)縱桿可以認(rèn)定為在圓柱面內(nèi)變形的扭曲彈性細(xì)桿。由于伸展臂是一個(gè)空間對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu),因此根部的變形分析將只針對(duì)其中一根縱桿所離散得到的短桿來(lái)進(jìn)行。

為描述短桿的變形,參考劉延柱的研究結(jié)果對(duì)坐標(biāo)系定義如下,見(jiàn)圖3。以伸展臂軸線(xiàn)中某點(diǎn)O作為坐標(biāo)原點(diǎn),伸展臂軸線(xiàn)為Oζ軸,并在伸展臂盤(pán)繞半徑方向定義Oξ軸,從而獲得坐標(biāo)系O-ξηζ。將坐標(biāo)系O-ξηζ繞軸Oζ旋轉(zhuǎn)Ψ得到坐標(biāo)系O-XYZ。定義P點(diǎn)為短桿某處截面中心點(diǎn),將坐標(biāo)系O-XYZ由點(diǎn)O平移至點(diǎn)P,得到坐標(biāo)系P-XYZ。將坐標(biāo)系P-XYZ繞PZ軸旋轉(zhuǎn)180°得到坐標(biāo)系P-x1y1z1,此時(shí)ψ=Ψ+π。最后,將坐標(biāo)系P-x1y1z1繞Px1軸旋轉(zhuǎn)θ得到坐標(biāo)系P-x2y2z2。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]盤(pán)繞式伸展臂展開(kāi)模式的力學(xué)原理[J]. 韓建斌,王新升,馬海波.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(09)
[2]鉸接盤(pán)繞式空間伸展臂屈曲分析理論研究[J]. 戈冬明,陳務(wù)軍,付功義,董石麟.  工程力學(xué). 2008(06)



本文編號(hào)：3331396