本文關(guān)鍵詞：撓性航天器剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)建模及動(dòng)態(tài)特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文的主要研究?jī)?nèi)容為建立一種搭載可展開式天線反射器的撓性航天器的動(dòng)力學(xué)模型并分析其結(jié)構(gòu)及在軌動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。該航天器的中心平臺(tái)通過連接桿與環(huán)形桁架式天線反射器連接。當(dāng)航天器在軌機(jī)動(dòng)時(shí),中心平臺(tái)的剛體運(yùn)動(dòng)會(huì)使連接桿產(chǎn)生明顯的結(jié)構(gòu)振動(dòng)。同時(shí)連接桿由于周期性的彈性振動(dòng)會(huì)給中心平臺(tái)施加一個(gè)大小與方向均隨時(shí)間變化的擾動(dòng)力,這對(duì)航天器姿態(tài)穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生不利的影響。因此本文的研究?jī)?nèi)容對(duì)于改進(jìn)航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),降低撓性附件振動(dòng)幅值以及提高航天器的姿態(tài)穩(wěn)定性具有重要的意義。本文首先建立了撓性航天器的有限元模型并求得了自由邊界條件下航天器的固有頻率和振型。然后利用有限元和多體動(dòng)力學(xué)軟件Adams聯(lián)合仿真對(duì)航天器姿態(tài)調(diào)整過程進(jìn)行了剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)數(shù)值模擬。由于有限元方法得到的航天器動(dòng)力學(xué)模型階次較高無法用于姿態(tài)控制律的設(shè)計(jì)且多體動(dòng)力學(xué)軟件Adams建立的航天器動(dòng)力學(xué)模型是一種零次剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型,無法求解航天器做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng),本文利用一次剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)建模理論建立了航天器的簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)模型并對(duì)航天器做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值求解。為了研究連接桿結(jié)構(gòu)和材料特性以及反射器質(zhì)量大小對(duì)航天器動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響,本文計(jì)算了連接桿橫截面積、密度、彈性模量和反射器質(zhì)量取不同值時(shí)航天器的動(dòng)態(tài)響應(yīng),并分析得到了其影響規(guī)律。由計(jì)算結(jié)果可得如下結(jié)論:航天器在軌機(jī)動(dòng)時(shí)中心平臺(tái)會(huì)使撓性附件產(chǎn)生顯著的結(jié)構(gòu)振動(dòng),其最大振幅為厘米級(jí);撓性附件由于彈性振動(dòng)會(huì)給中心平臺(tái)施加一個(gè)大小和方向均隨時(shí)間變化的擾動(dòng)力,使航天器發(fā)生一定程度的震蕩;一階剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)建模方法得到的動(dòng)力學(xué)控制方程形式簡(jiǎn)潔,能夠方便的用于姿態(tài)控制律的設(shè)計(jì),且動(dòng)力學(xué)模型適用于航天器做高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性研究;連接桿及反射器結(jié)構(gòu)和物理參數(shù)的變化會(huì)對(duì)航天器動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性產(chǎn)生顯著的影響,其影響規(guī)律對(duì)改進(jìn)航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及撓性附件振動(dòng)抑制具有一定的指導(dǎo)價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：撓性航天器 環(huán)形桁架式可展開天線 剛?cè)狁詈?/strong> 數(shù)值計(jì)算
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V414
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-22
• 1.1 課題來源及研究背景和意義9-12
• 1.1.1 課題來源9-11
• 1.1.2 研究背景和意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析12-20
• 1.2.1 周邊桁架式可展開天線研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 柔性多體動(dòng)力學(xué)建模方法研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.3 柔性多體動(dòng)力學(xué)數(shù)值算法發(fā)展現(xiàn)狀18-20
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容及研究方案20-22
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容20-21
• 1.3.2 研究方法21
• 1.3.3 論文組織結(jié)構(gòu)及各章內(nèi)容安排21-22
• 第2章 有限元建模及剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)仿真22-34
• 2.1 撓性航天器有限元模型22-25
• 2.2 固有頻率和振型特性25-29
• 2.3 剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)仿真29-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第3章 撓性航天器一階簡(jiǎn)化剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)建模34-54
• 3.1 梁軸向變形的幾何非線性描述34-35
• 3.2 一階剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型35-43
• 3.2.1 中心平臺(tái)與連接桿的動(dòng)力學(xué)建模36-39
• 3.2.2 集中質(zhì)量點(diǎn)的動(dòng)力學(xué)建模39-40
• 3.2.3 太陽能電池板的動(dòng)力學(xué)建模40-43
• 3.3 航天器動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)值仿真43-52
• 3.3.1 角速度已知的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)44-49
• 3.3.2 外力矩已知的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)49-52
• 3.4 本章小結(jié)52-54
• 第4章 反射器物理特性對(duì)航天器動(dòng)響應(yīng)影響性分析54-71
• 4.1 反射器質(zhì)量對(duì)航天器動(dòng)響應(yīng)的影響54-58
• 4.2 連接桿物理特性對(duì)航天器動(dòng)響應(yīng)的影響58-70
• 4.2.1 連接桿彈性模量對(duì)航天器動(dòng)響應(yīng)的影響58-62
• 4.2.2 連接桿密度對(duì)航天器動(dòng)響應(yīng)的影響62-65
• 4.2.3 連接桿橫截面積對(duì)航天器動(dòng)響應(yīng)的影響65-70
• 4.3 本章小結(jié)70-71
• 結(jié)論71-73
• 參考文獻(xiàn)73-78
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文78-80
• 致謝80

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 史紀(jì)鑫;楊雷;關(guān)曉東;;國(guó)際空間站動(dòng)力學(xué)分析與試驗(yàn)技術(shù)[A];2009全國(guó)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

  本文關(guān)鍵詞：撓性航天器剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)建模及動(dòng)態(tài)特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：288561

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