含空間約束的航天器柔性線纜力學(xué)建模與仿真研究.pdf

1、衛(wèi)星等航天器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、緊湊、功能模塊眾多,系統(tǒng)內(nèi)線纜錯綜復(fù)雜、種類繁多;線纜進(jìn)行信息傳遞、能量傳輸、結(jié)構(gòu)柔性連接等保證航天器獨(dú)立長期在軌運(yùn)行,可靠性要求高。目前,傳統(tǒng)的人工布線方法已經(jīng)淘汰,現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)輔助布線方法難以全面考慮線纜的物理特性,真實(shí)性、即時性等也未完全達(dá)到現(xiàn)代工業(yè)的要求。因此,本文針對線纜具有真實(shí)的物理特性,考慮裝配空間的約束,建立線纜力學(xué)模型,并利用數(shù)值積分法求解驗(yàn)證,為線纜路徑規(guī)劃提供理論基礎(chǔ)。
　　針對衛(wèi)星線纜

2、大撓度變形的特點(diǎn),考慮線纜物理特性,建立了線纜的力學(xué)模型,包括:提出一種以矢徑、俯偏角表達(dá)線纜任意一點(diǎn)位置,以四坐標(biāo)系之間互相轉(zhuǎn)換描述線纜空間姿態(tài)的線纜空間位姿表達(dá)法;建立了線纜在僅受自身重力和環(huán)境分布力時的靜力平衡模型;根據(jù)線纜的物理特性、運(yùn)動參數(shù)和受力條件建立了線纜的運(yùn)動學(xué)方程和動力學(xué)模型,其模型中綜合考慮了線纜的截面、質(zhì)量、力學(xué)特性等物理因素。通過線纜力學(xué)模型的求解,分析了線纜的姿態(tài)、運(yùn)動參數(shù)、內(nèi)部受力等因受外力作用隨線纜長度和運(yùn)

3、動時間的變化規(guī)律,為在虛擬環(huán)境下布線提供理論基礎(chǔ)。
　　線纜的布線環(huán)境是由眾多的模塊單元、功能組件雜亂的組合而成,其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,約束繁多。本文將線纜復(fù)雜的約束類型分為5類:端點(diǎn)約束、預(yù)緊力約束、平面約束、點(diǎn)線約束和局部分布力約束,分析了各種約束對線纜幾何因素、運(yùn)動因素、受力因素等的影響,并重新建立了線纜在特定約束下的力學(xué)模型。
　　針對線纜各項(xiàng)參數(shù)與線纜長度和運(yùn)動時間之間不存在明確的函數(shù)關(guān)系,利用MATLAB軟件的數(shù)學(xué)計(jì)算和可