展開機(jī)構(gòu)在發(fā)射過程中處于折疊收攏狀態(tài),體積最小,發(fā)射后逐漸展開成為一個(gè)大型復(fù)雜的宇航結(jié)構(gòu),鎖定并保持為工作狀態(tài),主要應(yīng)用于大型空間可展天線和太陽帆的支撐背架、探測臂等。人形桿是大型航天器結(jié)構(gòu)的主要支撐部件之一,也是繼雙穩(wěn)態(tài)圓型截面超彈性桿和豆莢型截面超彈性桿之后發(fā)現(xiàn)的一個(gè)值得深入研究的驅(qū)動(dòng)展開機(jī)構(gòu)。本文基于馮卡門薄板大撓度彎曲理論,建立各向同性材料單帶簧片中面內(nèi)力與應(yīng)變,力矩與曲率之間的本構(gòu)方程,推導(dǎo)出人形桿總體應(yīng)變能,根據(jù)最小勢能原理,采用數(shù)值法得到人形桿兩端彎曲力矩;搭建人形桿純彎曲實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)人形桿進(jìn)行多次彎曲實(shí)驗(yàn)并提取峰值力矩,分析對(duì)比峰值力矩理論值與實(shí)驗(yàn)值的相對(duì)誤差,驗(yàn)證所建立的應(yīng)變能數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)確性;對(duì)人形桿純彎曲時(shí)的峰值力矩進(jìn)行參數(shù)影響分析,研究材料厚度,中心角,直線粘接段寬度和橫截面半徑對(duì)峰值力矩的影響,為人形桿在折展機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。建立人形桿壓扁有限元模型,分析壓力隨時(shí)間變化關(guān)系,并搭建人形桿壓扁實(shí)驗(yàn)平臺(tái),多次測量壓力大小,分析對(duì)比人形桿理論與實(shí)驗(yàn)的壓力變化規(guī)律,驗(yàn)證人形桿壓扁有限元模型的準(zhǔn)確性;針對(duì)人形桿壓扁過程中的應(yīng)力集中問題,利用顯示動(dòng)力學(xué)法對(duì)人形桿壓扁... 

【文章來源】：安徽大學(xué)安徽省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

火星快速航天器折展天線

第一章緒論2元模型，分析應(yīng)力變化特點(diǎn)，搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)測量力矩并驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1超彈可展開天線機(jī)構(gòu)2003年，歐空局[11,12]研制了一種火星探測系統(tǒng)，主要用于測量火星電離層和尋找地下水，天線的支撐結(jié)構(gòu)部分由三個(gè)可折疊的平桿組成，如圖1.1所示，平桿中有橫向切口，切口處降低了兩邊的應(yīng)力集中，平桿的其余部分可彎曲成折疊形狀，可展平管質(zhì)量輕，空間效率高，但它們的展開工作只適用于微重力的真空中，不存在重力和空氣阻力的影響，所以展開過程中的劇烈運(yùn)動(dòng)，會(huì)使地面展開測試實(shí)驗(yàn)困難重重。圖1.1火星快速航天器折展天線Figure1.1TheMarsexpressspacecraftflexeditsantenna美國Soykasap[13,14]等人于2004年研制了由超薄復(fù)合材料制成的三維可折疊太陽能電池陣列天線，如圖1.2所示，它通過根部折疊、Z形折疊和三次折疊三個(gè)步驟使結(jié)構(gòu)緊湊，利用儲(chǔ)存的應(yīng)變能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)展開，主要優(yōu)點(diǎn)是重量輕，成本低，零部件數(shù)量少，方便制造，但會(huì)出現(xiàn)材料斷裂的現(xiàn)象。（a）展開狀態(tài)（b）收攏狀態(tài)圖1.2太陽能電池陣列天線Figure1.2Solararrayantenna

第一章緒論2元模型，分析應(yīng)力變化特點(diǎn)，搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)測量力矩并驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1超彈可展開天線機(jī)構(gòu)2003年，歐空局[11,12]研制了一種火星探測系統(tǒng)，主要用于測量火星電離層和尋找地下水，天線的支撐結(jié)構(gòu)部分由三個(gè)可折疊的平桿組成，如圖1.1所示，平桿中有橫向切口，切口處降低了兩邊的應(yīng)力集中，平桿的其余部分可彎曲成折疊形狀，可展平管質(zhì)量輕，空間效率高，但它們的展開工作只適用于微重力的真空中，不存在重力和空氣阻力的影響，所以展開過程中的劇烈運(yùn)動(dòng)，會(huì)使地面展開測試實(shí)驗(yàn)困難重重。圖1.1火星快速航天器折展天線Figure1.1TheMarsexpressspacecraftflexeditsantenna美國Soykasap[13,14]等人于2004年研制了由超薄復(fù)合材料制成的三維可折疊太陽能電池陣列天線，如圖1.2所示，它通過根部折疊、Z形折疊和三次折疊三個(gè)步驟使結(jié)構(gòu)緊湊，利用儲(chǔ)存的應(yīng)變能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)展開，主要優(yōu)點(diǎn)是重量輕，成本低，零部件數(shù)量少，方便制造，但會(huì)出現(xiàn)材料斷裂的現(xiàn)象。（a）展開狀態(tài)（b）收攏狀態(tài)圖1.2太陽能電池陣列天線Figure1.2Solararrayantenna

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]雙圈六面體環(huán)形桁架式可展開天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]. 吳新燕,關(guān)富玲.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2020(05)
[2]空間可展開天線機(jī)構(gòu)研究與展望[J]. 劉榮強(qiáng),史創(chuàng),郭宏偉,李冰巖,田大可,鄧宗全.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2020(05)
[3]考慮桁架柔性的可展開天線動(dòng)力學(xué)分析[J]. 杜雪林,杜敬利,保宏,鐘旺,崔凱.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2020(07)
[4]考慮橫向曲率的超彈性鉸鏈純彎曲非線性力學(xué)建模與實(shí)驗(yàn)[J]. 楊慧,王巖,劉榮強(qiáng).  振動(dòng)與沖擊. 2018(08)
[5]大型環(huán)形桁架天線進(jìn)出地影期熱致振動(dòng)特性研究[J]. 鄭士昆,宋燕平,趙將,馬小飛,范葉森.  中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2017(10)
[6]雙層超彈性鉸鏈展開沖擊分析與優(yōu)化[J]. 楊慧,郭宏偉,王巖,劉榮強(qiáng),陶建國.  振動(dòng)與沖擊. 2016(09)
[7]三棱柱伸展臂超彈性鉸鏈的力學(xué)建模與分析[J]. 楊慧,郭宏偉,王巖,劉榮強(qiáng).  宇航學(xué)報(bào). 2016(03)
[8]帶柔性伸桿小衛(wèi)星振動(dòng)控制的半物理仿真實(shí)驗(yàn)[J]. 楚中毅,任善永.  宇航學(xué)報(bào). 2013(06)
[9]透鏡式薄壁CFRP管空間伸展臂軸壓屈曲分析及試驗(yàn)[J]. 李瑞雄,陳務(wù)軍,付功義.  宇航學(xué)報(bào). 2012(08)
[10]可折疊復(fù)合材料豆莢桿的制備與驗(yàn)證[J]. 白江波,熊峻江,高軍鵬,益小蘇,張子龍,何先成,劉志真,李雪芹.  航空學(xué)報(bào). 2011(07)

博士論文
[1]超彈性鉸鏈的力學(xué)建模及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 楊慧.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015

碩士論文
[1]薄壁管狀空間伸展臂收展數(shù)值模擬與試驗(yàn)[D]. 鄒濤.上海交通大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3399416