星载可展开机构的动力学仿真分析

论文摘要

空间可展开机构在航天事业发展中得到了广泛的应用,其研究也成为一个热点问题。本文主要针对星载可展开机构进行了基于ADAMS的多体系统动力学仿真分析,为大型星载可展开机构的深入研究提供了有价值的参考。文章首先对星载可展开结构进行了介绍,接着论述了ADAMS软件所涉及的多体系统动力学理论基础。利用ADAMS软件建立了3米环肋可展开天线的多刚体动力学模型,并进行了展开动力学仿真分析,结果表明天线能够顺利展开,但展开过程平稳性较差。为使模型更加准确,建立了考虑天线构件如支撑环、肋等的柔性对展开过程的影响的天线多柔体模型,并进行了仿真分析;最后对偏置情况下天线的展开过程进行了仿真分析。分析结果表明构件柔性和偏置情况对天线展开过程影响很大。之后对包括展开天线、伸展臂和太阳帆板在内的可展开机构缩比模型建模并仿真,主要对伸展臂的柔性和太阳帆板的柔性对系统展开过程的影响进行了仿真分析,其中伸展臂的柔性对天线的展开过程和太阳帆板的柔性对其展开过程都有较大影响。最后利用有限元分析软件ANSYS建立了3米环肋可展开天线收拢状态的模型,并对其结构特性进行了分析研究。通过对星载可展开机构的展开动力学仿真分析,说明了该新型可展开结构展开过程的可行性和存在的一些问题,为大型星载可展开机构的设计研究工作提供了参考依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外星载可展开天线研究现状
• 1.2.1 国外星载可展开天线研究现状
• 1.2.2 国内星载可展开天线研究现状
• 1.2.3 国内外发展比较
• 1.3 本文所做工作及目的
• 1.4 本文的主要内容
• 第二章 多体系统动力学及ADAMS软件概述
• 2.1 引言
• 2.2 ADAMS软件概述
• 2.3 支持ADAMS软件的多刚体系统动力学理论基础
• 2.3.1 ADAMS多刚体的坐标系
• 2.3.2 ADAMS多刚体动力学方程
• 2.3.3 ADAMS多刚体动力学求解算法
• 2.4 支持ADAMS软件的多柔体系统动力学理论基础
• 2.4.1 ADAMS软件中的坐标系
• 2.4.2 柔性体的动力学方程
• 2.4.3 多柔体系统动力学方程的求解
• 2.5 本章小结
• 第三章 3 米环肋可展开天线展开动力学仿真分析
• 3.1 引言
• 3.2 3 米环肋可展开天线多刚体展开动力学仿真分析
• 3.2.1 3 米环肋可展开天线的结构形式
• 3.2.2 3 米环肋可展开天线在ADAMS中的建模
• 3.2.3 3 米环肋可展开天线多刚体动力学仿真分析
• 3.3 3 米环肋可展开天线多柔体展开动力学仿真分析
• 3.3.1 引言
• 3.3.2 ADAMS和ANSYS接口技术及原理
• 3.3.3 3 米环肋可展开天线多柔体动力学仿真分析
• 3.4 3 米环肋可展开天线偏置情况下的展开动力学仿真分析
• 3.4.1 引言
• 3.4.2 3 米环肋可展开天线偏置情况展开动力学仿真分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 星载可展开机构缩比模型的系统动力学仿真分析
• 4.1 引言
• 4.2 伸展臂展开动力学仿真分析
• 4.2.1 引言
• 4.2.2 伸展臂的展开过程仿真分析
• 4.2.3 伸展臂的柔性对伸展臂展开过程的影响
• 4.2.4 伸展臂的柔性对天线展开过程的影响
• 4.3 太阳帆板展开动力学仿真分析
• 4.3.1 引言
• 4.3.2 太阳帆板展开工作原理
• 4.3.3 帆板展开部件在ADAMS中的建模
• 4.3.4 太阳帆板展开动力学仿真分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 3 米环肋可展开天线收拢态的结构特性分析
• 5.1 引言
• 5.2 有限元分析基本理论和ANSYS软件简介
• 5.2.1 有限元基本理论
• 5.2.2 ANSYS软件简介
• 5.2.3 ANSYS分析计算流程
• 5.3 3 米环肋可展开天线收拢态的结构特性分析
• 5.3.1 3 米环肋可展开天线收拢态的结构形式
• 5.3.2 3 米环肋可展开天线收拢态的模态分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 一 本文完成的主要工作和结论
• 二 存在的问题及今后工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果