宇航学报
宇航學報
우항학보
JOURNAL OF ASTRONAUTICS
2013年
3期
299-307
,共9页
张展智%赵国伟%焦景勇%黄海
張展智%趙國偉%焦景勇%黃海
장전지%조국위%초경용%황해
薄壁结构%预应力%展开%动力学%仿真
薄壁結構%預應力%展開%動力學%倣真
박벽결구%예응력%전개%동역학%방진
针对一种完全依靠自身弹性展开的空间柔性薄壁式伸展臂的展开动力学问题,基于Kirchhoff-Love基本假设和广义胡克定律推导了伸展臂各部分壳体在展开前的应力计算公式,使用该公式对伸展臂的有限元模型进行预应力初始化,并采用显式时间积分方法对正向卷曲、反向卷曲和不紧密卷曲的空间薄壁式伸展臂的展开过程进行了动力学仿真,通过实验对仿真结果进行了验证.研究结果表明:应力计算公式可以正确地计算薄壁式伸展臂在展开前的应力状态,基于预应力初始化方法的显式动力学仿真可以较为准确地模拟空间薄壁式伸展臂的展开过程；反向卷曲的伸展臂在展开过程中出现了向固定段展开的现象,并且具有较高的初始应变能,不利于薄壁式伸展臂的空间应用,在设计中应选择正向卷曲的方式；不紧密卷曲的影响主要表现为卷曲段内层壳体易于从卷曲段侧边缘滑出,使伸展臂在展开过程中产生较大幅度扭转,而增大壳体材料的摩擦系数则可以有效避免这种现象.
針對一種完全依靠自身彈性展開的空間柔性薄壁式伸展臂的展開動力學問題,基于Kirchhoff-Love基本假設和廣義鬍剋定律推導瞭伸展臂各部分殼體在展開前的應力計算公式,使用該公式對伸展臂的有限元模型進行預應力初始化,併採用顯式時間積分方法對正嚮捲麯、反嚮捲麯和不緊密捲麯的空間薄壁式伸展臂的展開過程進行瞭動力學倣真,通過實驗對倣真結果進行瞭驗證.研究結果錶明:應力計算公式可以正確地計算薄壁式伸展臂在展開前的應力狀態,基于預應力初始化方法的顯式動力學倣真可以較為準確地模擬空間薄壁式伸展臂的展開過程；反嚮捲麯的伸展臂在展開過程中齣現瞭嚮固定段展開的現象,併且具有較高的初始應變能,不利于薄壁式伸展臂的空間應用,在設計中應選擇正嚮捲麯的方式；不緊密捲麯的影響主要錶現為捲麯段內層殼體易于從捲麯段側邊緣滑齣,使伸展臂在展開過程中產生較大幅度扭轉,而增大殼體材料的摩抆繫數則可以有效避免這種現象.
침대일충완전의고자신탄성전개적공간유성박벽식신전비적전개동역학문제,기우Kirchhoff-Love기본가설화엄의호극정률추도료신전비각부분각체재전개전적응력계산공식,사용해공식대신전비적유한원모형진행예응력초시화,병채용현식시간적분방법대정향권곡、반향권곡화불긴밀권곡적공간박벽식신전비적전개과정진행료동역학방진,통과실험대방진결과진행료험증.연구결과표명:응력계산공식가이정학지계산박벽식신전비재전개전적응력상태,기우예응력초시화방법적현식동역학방진가이교위준학지모의공간박벽식신전비적전개과정；반향권곡적신전비재전개과정중출현료향고정단전개적현상,병차구유교고적초시응변능,불리우박벽식신전비적공간응용,재설계중응선택정향권곡적방식；불긴밀권곡적영향주요표현위권곡단내층각체역우종권곡단측변연활출,사신전비재전개과정중산생교대폭도뉴전,이증대각체재료적마찰계수칙가이유효피면저충현상.
