超大構型結構的支撐可以實現航天器更高性能指標,但是受到運載等資源限制,目前無法實現超大型結構的直接發(fā)射入軌,但可以采用在軌建造及再生技術方案。桁架結構具備桿件分解后受運載器載荷艙尺寸限制小、在空間易裝配等優(yōu)點,使得地面發(fā)射、在軌組裝超大型空間結構成為可能。本項目結合在軌服務與維護的實際需要,開展空間大型桁架結構在軌裝配地面演示系統(tǒng)研究,驗證空間大型桁架結構在軌裝配的部分關鍵技術,為在軌裝配提供技術基礎。本文對正六面體桁架展開研究,首先驗證其幾何不變性,隨后對其結構進行優(yōu)化設計,以重量和基頻等為約束條件,使用了多元線性回歸法建立了桁架重量和基頻經驗模型表達式,預測各因素與桁架質量和基頻的關系,并采用正交試驗法研究了各影響因素對桁架重量和基頻的交互影響,將桁架基頻的最優(yōu)組合同桁架質量最優(yōu)組合進行折中處理,最終桁架輕量化指標達4.89%。本文采用素材組裝方式進行桁架裝配,以廠內技術為依托,對素材的連接形式進行優(yōu)選,通過幾種連接形式優(yōu)缺點對比,選定卡隼形式作為素材鎖合結構。隨后對卡隼結構進行設計,最終采用ABAQUS軟件對卡隼結構插拔過程進行仿真分析,并通過生產樣件進行裝配實驗,仿真結果和實驗... 

【文章來源】：北華航天工業(yè)學院河北省

【文章頁數】：70 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 國內外研究現狀綜述
        1.2.1 在軌裝配技術研究現狀
        1.2.2 大型桁架結構在軌構建研究現狀
        1.2.3 基于素材組裝技術研究現狀
    1.3 結論
    1.4 本文研究內容
第2章 桁架優(yōu)化設計
    2.1 概述
    2.2 理論分析
        2.2.1 正六面體桁架結構幾何不變性充分驗證
        2.2.2 單元剛度矩陣的求解
        2.2.3 整體剛度矩陣求解
        2.2.4 基本單元驗證
    2.3 桁架優(yōu)化設計
        2.3.1 正交試驗介紹
        2.3.2 試驗方案設計
        2.3.3 試驗結果直觀分析
        2.3.4 建立經驗模型
    2.4 優(yōu)化結果
    2.5 本章小結
第3章 鎖合技術
    3.1 概述
    3.2 鎖合固結方案介紹
        3.2.1 焊接形式
        3.2.2 鉚接形式
        3.2.3 膠接形式
        3.2.4 卡隼形式
        3.2.5 螺接形式
    3.3 鎖合固結方案優(yōu)選
        3.3.1 卡隼結構介紹
        3.3.2 卡隼結構設計
    3.4 卡隼結構裝配力學分析
        3.4.1 非線性分析和接觸分析
        3.4.2 求解器的選擇
        3.4.3 裝配分析過程
        3.4.4 裝配分析結果
    3.5 本章小結
第4章 裝配系統(tǒng)整體設計方案
    4.1 概述
    4.2 空間桁架結構在軌裝配方案分析
        4.2.1 設計原則
        4.2.2 在軌建造方案分析
    4.3 總體設計
        4.3.1 桁架構型
        4.3.2 桁架拓展建造流程
        4.3.3 裝配系統(tǒng)整體設計
    4.4 各單元詳細設計
        4.4.1 素材結構設計
        4.4.2 素材存儲單元設計
        4.4.3 素材轉運單元設計
        4.4.4 拓展裝配單元設計
    4.5 本章小結
第5章 桁架裝配仿真驗證
    5.1 概述
    5.2 仿真軟件選擇
    5.3 裝配規(guī)劃與仿真系統(tǒng)構架
        5.3.1 軟件環(huán)境選擇
        5.3.2 仿真系統(tǒng)組成
        5.3.3 桁架總體裝配規(guī)劃介紹
    5.4 裝配規(guī)劃系統(tǒng)主要界面設計及實例驗證
        5.4.1 裝配規(guī)劃系統(tǒng)界面
        5.4.2 桁架裝配仿真驗證
    5.5 DELMIA仿真分析
    5.6 本章小結
結論
參考文獻
攻讀學位期間所取得的相關科研成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]航天領域增材制造技術由地面制造向太空制造拓展[J]. 陳怡,賈平,袁培培,蔣疆,祁俊峰.  衛(wèi)星應用. 2019(06)
[2]國外航天前沿技術最新發(fā)展淺析[J]. 韓洪濤,楊開.  國際太空. 2019(04)
[3]空間交會對接測量技術的研究[J]. 楊至楷.  中國新通信. 2018(23)
[4]2017年國際空間站科研與應用進展[J]. 韓淋,范唯唯,楊帆,王海名.  載人航天. 2018(05)
[5]在地面上做太空失重實驗的創(chuàng)新方法[J]. 鄧穎.  物理教學探討. 2018(07)
[6]空間大型載荷平臺在軌構建技術探討[J]. 許煥賓,韓修柱,陳燕,趙云鵬,姜超,陳茹.  空間電子技術. 2018(02)
[7]國際空間站在軌服務技術驗證發(fā)展分析[J]. 閆海江,靳永強,魏祥泉,肖余之.  中國科學:技術科學. 2018(02)
[8]面向補給任務的空間站共軌飛行器部署研究[J]. 王天夢,王華,李海陽.  載人航天. 2017(05)
[9]SpiderFab空間機械臂系統(tǒng)耦合動力學計算與仿真[J]. 陳正倉,駱海濤.  機械科學與技術. 2018(04)
[10]太空增材制造的技術需求和應用模式探索[J]. 張穎一,張偉,王功.  中國材料進展. 2017(Z1)

碩士論文
[1]在軌組裝標準接口設計及仿真[D]. 王龍騰.北華航天工業(yè)學院 2019
[2]星載可展開結構若干關鍵技術問題的研究[D]. 曹長明.浙江大學 2016
[3]零重力多維展開試驗裝置研究[D]. 勵紅峰.浙江工業(yè)大學 2015



本文編號：3182064