充氣結(jié)構(gòu)的展開動(dòng)力學(xué)特性決定了其在軌展開成型,但其在軌展開特性測試難度大、費(fèi)用高,對(duì)其進(jìn)行地面測試時(shí),由于地面試驗(yàn)難以模擬空間環(huán)境,故常將數(shù)值模擬作為充氣結(jié)構(gòu)展開動(dòng)力學(xué)特性研究的一種手段,其結(jié)果能為充氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供依據(jù),而充氣結(jié)構(gòu)的折疊建模又是數(shù)值模擬的關(guān)鍵。但對(duì)于不可展曲面或厚壁充氣結(jié)構(gòu),目前尚沒有合適的折疊建模方法,針對(duì)這一問題,本文提出了一種表面加載逆向折疊建模法,分析了不可展曲面充氣結(jié)構(gòu)的折疊及展開動(dòng)力學(xué)特性。首先,本文在逆向折疊建模法的基礎(chǔ)上,通過一塊施加位移的剛體對(duì)充氣結(jié)構(gòu)進(jìn)行加載,發(fā)展了一種表面加載逆向折疊建模法,同時(shí)考慮壁厚對(duì)結(jié)構(gòu)抗彎剛度的影響,單元分析模型采用殼單元。該方法符合充氣結(jié)構(gòu)在折疊時(shí)的受力情況,并利用該方法建立簡單充氣管折疊模型,驗(yàn)證了模型的正確性。其次,以不可展曲面充氣結(jié)構(gòu)——?dú)饽覟閷?duì)象,研究了彈性模量、壁厚對(duì)氣囊折疊特性的影響,包括折痕應(yīng)力、充氣結(jié)構(gòu)不同位置的受力比較,得到了彈性模量及壁厚對(duì)折疊特性的影響規(guī)律,結(jié)果表明:厚壁充氣結(jié)構(gòu)在折疊過程易在不可展曲面產(chǎn)生較大應(yīng)力值,高模量的充氣結(jié)構(gòu)比低模量的充氣結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的應(yīng)力集中現(xiàn)象明顯。故在充氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

IAE天線飛行試驗(yàn)示意圖[12]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-3-圖1-2“天帆一號(hào)”展開過程示意圖[15]（3）充氣式太陽陣列：為航天器結(jié)構(gòu)長期在軌運(yùn)行提供動(dòng)力來源的一種結(jié)構(gòu)。隨著科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)增多，對(duì)航天器的運(yùn)行時(shí)間提出了更高要求，進(jìn)而需要更多能源。相較與傳統(tǒng)提供燃料能源和剛性結(jié)構(gòu)，大型充氣式太陽陣列不僅減輕結(jié)構(gòu)重量，而且具有更小的包裝發(fā)射體積。2014年，美國可展開空間系統(tǒng)（DSS）公司針對(duì)大功率電推進(jìn)（SEP）技術(shù)項(xiàng)目，采用網(wǎng)膜負(fù)載及熱穩(wěn)定性更好的碳纖維復(fù)合材料薄壁展開結(jié)構(gòu)，并且借鑒了哈勃太陽翼的周邊框架式展開支撐構(gòu)型，研制出一款輕型ＲOSA（ＲollOutSolarArray）太陽電池陣工程樣機(jī)[16,17]，如圖1-3所示。圖1-3太陽電池陣[16]（4）充氣式太空密封艙：為人類進(jìn)行太空探索或星際航行提供的居住場所。早在上世紀(jì)90年代，美國航天局就最早提出了充氣太空艙體的設(shè)想[18]，太空密封艙可以防護(hù)太空碎片和輻射以保護(hù)宇航員和相關(guān)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)，其也為宇航員提供必要的生存條件。隨著人類太空活動(dòng)增多，滯留外太空或其它星球的時(shí)間越來越多。這就需要在太空中或星球上創(chuàng)造居住地，由于傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)重量大以及運(yùn)載能力的限制，導(dǎo)致機(jī)械結(jié)構(gòu)的太空密封艙難以滿足需求。而充氣單元結(jié)構(gòu)制成的太空密封艙能較好實(shí)現(xiàn)要求。2016年，太空艙——“比奇洛充氣式太空艙”即BEAM號(hào)[19]成功發(fā)射

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-3-圖1-2“天帆一號(hào)”展開過程示意圖[15]（3）充氣式太陽陣列：為航天器結(jié)構(gòu)長期在軌運(yùn)行提供動(dòng)力來源的一種結(jié)構(gòu)。隨著科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)增多，對(duì)航天器的運(yùn)行時(shí)間提出了更高要求，進(jìn)而需要更多能源。相較與傳統(tǒng)提供燃料能源和剛性結(jié)構(gòu)，大型充氣式太陽陣列不僅減輕結(jié)構(gòu)重量，而且具有更小的包裝發(fā)射體積。2014年，美國可展開空間系統(tǒng)（DSS）公司針對(duì)大功率電推進(jìn)（SEP）技術(shù)項(xiàng)目，采用網(wǎng)膜負(fù)載及熱穩(wěn)定性更好的碳纖維復(fù)合材料薄壁展開結(jié)構(gòu)，并且借鑒了哈勃太陽翼的周邊框架式展開支撐構(gòu)型，研制出一款輕型ＲOSA（ＲollOutSolarArray）太陽電池陣工程樣機(jī)[16,17]，如圖1-3所示。圖1-3太陽電池陣[16]（4）充氣式太空密封艙：為人類進(jìn)行太空探索或星際航行提供的居住場所。早在上世紀(jì)90年代，美國航天局就最早提出了充氣太空艙體的設(shè)想[18]，太空密封艙可以防護(hù)太空碎片和輻射以保護(hù)宇航員和相關(guān)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)，其也為宇航員提供必要的生存條件。隨著人類太空活動(dòng)增多，滯留外太空或其它星球的時(shí)間越來越多。這就需要在太空中或星球上創(chuàng)造居住地，由于傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)重量大以及運(yùn)載能力的限制，導(dǎo)致機(jī)械結(jié)構(gòu)的太空密封艙難以滿足需求。而充氣單元結(jié)構(gòu)制成的太空密封艙能較好實(shí)現(xiàn)要求。2016年，太空艙——“比奇洛充氣式太空艙”即BEAM號(hào)[19]成功發(fā)射

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[4]不同燃?xì)饬髁繉?duì)空間氣囊充氣展開過程的影響[J]. 信志濤,王浩,陶如意.  兵器裝備工程學(xué)報(bào). 2018(06)
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博士論文
[1]柔性織物折疊建模技術(shù)及展開過程數(shù)值仿真研究[D]. 程涵.南京航空航天大學(xué) 2013
[2]空間折疊薄膜管充氣展開過程氣固耦合問題研究[D]. 衛(wèi)劍征.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008

碩士論文
[1]充氣展開薄膜管氣固耦合特性研究[D]. 馬瑞強(qiáng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[2]空間充氣管展開過程仿真及模態(tài)分析[D]. 畢朕.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3408065