空间可展结构展开过程动力学分析

论文摘要

可展结构作为一种新型结构形式,近些年来在宇航,建筑结构和军事工程领域的应用越来越广泛,本文在参阅了国内外空间可展结构的应用情况及其展开过程研究现状的基础上,论述了空间可展结构展开过程分析的理论基础。本文以笛卡尔坐标系下节点的自然坐标为未知量,结合广义逆矩阵理论与多体动力学理论分析周边环形桁架式可展天线及扭簧驱动四面体单元构架式可展天线的展开运动过程,重点研究了约束系统动力学方程的建立及求解。本文给出了在可展桁架结构展开分析中考虑弹性变形的计算方法。从可展桁架结构的运动学关系和平衡方程出发,基于广义逆矩阵理论给出了可展桁架结构机构运动和弹性变形混合分析方法,分析了机构运动和弹性变形的耦合问题。本文用细分的平面三角形单元组成的折板近似壳体的几何形状,将三角形板壳单元用两边和其夹角来描述,并结合广义逆矩阵理论和动力学普遍方程分析了可展板壳结构的展开过程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外空间可展结构的应用
• 1.2 空间可展结构展开过程研究现状
• 1.3 本文的主要目的和主要工作
• 第二章 空间可展结构展开过程分析的基本理论
• 2.1 引言
• 2.2 Moore--Penrose 广义逆
• 2.2.1 M—P 广义逆定义
• 2.2.2 M—P 广义逆求解
• 2.2.3 广义逆性质
• 2.2.4 M-P 广义逆应用
• 2.3 可展桁架结构运动学关系和形态解析
• 2.3.1 运动学关系和刚体位移
• 2.3.2 形态解析
• 2.4 本章小结
• 第三章 周边环形桁架式可展天线展开过程动力学分析
• 3.1 引言
• 3.2 约束系统动力学方程的建立及求解
• 3.3 仿真算例与分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 扭簧驱动四面体构架式可展天线结构展开过程动力学分析
• 4.1 引言
• 4.2 展开过程动力学分析理论和方法
• 4.2.1 扭簧驱动动力学方程的建立
• 4.2.2 考虑粘性摩擦时的展开过程分析
• 4.2.3 运动约束方程及其雅可比矩阵
• 4.2.4 展开过程天线结构对支撑点的动反力计算
• 4.3 仿真算例与分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 考虑弹性变形的可展桁架结构展开动力学分析
• 5.1 引言
• 5.2 运动学关系和平衡方程的建立及求解
• 5.3 机构运动和弹性变形的混合动力学分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 空间可展板壳结构的展开动力学分析
• 6.1 引言
• 6.2 可展板壳结构运动学关系和刚体位移
• 6.3 质量矩阵
• 6.4 展开动力学分析
• 6.5 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本文的总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果