大型太陽帆板展開與對日定向過程碰撞動力學研究.pdf

1、隨著航天事業(yè)的發(fā)展,衛(wèi)星的經濟性指標,尤其是對壽命的要求越來越高,我國航天已將航天器壽命分析及預測提上了日程。做為航天器重要的能源型附件,太陽帆板工作的可靠性、壽命直接關系到整個航天器的經濟性。本文對太陽帆板在展開鎖定以及對日定向過程碰撞動力學問題進行研究,針對帆板中容易遭受破壞的連接鉸進行載荷分析,為其壽命設計及預測提供必要的力學依據(jù)。
　　首先,介紹太陽帆板主要展開形式,對目前太陽帆板出現(xiàn)的熱點問題進行分析總結,概述太陽帆板展

2、開及對日定向過程動力學的核心問題,即接觸碰撞問題的發(fā)展及主要方法現(xiàn)狀。從理論上總結、分析摩擦現(xiàn)象和摩擦力模型,針對課題采用的非線性彈簧阻尼模型,對模型中赫茲接觸力項與穿透深度進行理論推導,從數(shù)學角度分析影響太陽帆板工作的主要因素。
　　其次,通過對帆板展開進行數(shù)學描述,采用非線性彈簧阻尼模型和修正庫倫摩擦模型,建立帆板展開鎖定的力學模型?；谔摂M樣機技術,得到太陽帆板展開鎖定機構的仿真模型,從影響展開鎖定沖擊力的主要因素——驅動力

3、矩、動態(tài)等效剛度方面進行仿真,分析其對關鍵連部位鉸沖擊載荷的影響及規(guī)律。
　　進一步,通過對空間圓柱鉸間隙的描述,得到旋轉鉸的力學模型,采用L-N碰撞模型,并依據(jù)空間鉸幾何關系建立碰撞狀態(tài)識別判據(jù),解決多狀態(tài)碰撞問題,建立其動力學模型。對含鉸間隙太陽帆板對日定向機構的虛擬樣機,重點從鉸間隙大小和定向速度兩方面對定向碰撞過程進行仿真,分析其對關鍵鉸沖擊載荷的影響及規(guī)律。
　　最后,重點考慮太陽基板的柔性,采用綜合模態(tài)法建立太陽