星载大型环形桁架索网天线结构展开动力学研究

来源 :2014年中国计算力学大会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mimi107
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  采用描述柔体的绝对节点坐标方法与描述刚体的自然坐标方法,即绝对坐标方法,建立星载大型环形桁架索网天线结构的柔性多体系统动力学模型。其中,星本体以及系统中连接关节视为刚性体,而将展开结构中广泛使用的绳索、细长梁、薄板等构件视为弹性体,尤其是环形桁架天线中的索网结构。为了精确地预测大柔性构件展开过程涉及的大转动、大变形刚柔耦合动力学行为,往往需要采用较为稠密的绝对节点坐标方法网格对其进行离散。然而,随着可展开柔性空间结构尺度的日益增加,给预测并改善该结构展开动力学特征带来了极大的挑战。为了提高计算效率,采用传统有限元中的静力凝聚法,对每一柔性构件进行内部自由度凝聚,保留界面自由度。同时,考虑到整星结构的某一柔性附件的展开过程中,其余柔性附件均处于锁定状态且仅发生较小的变形,因此,这些处于锁定状态的柔性附件的弹性变形可通过模态叠加方法近似得到,从而可进一步减少有限元模型的自由度。最后,基于本文提出的计算策略对一大口径柔性环形桁架天线的展开动力学进行了研究,分析了桁架天线展开过裎的不同步现象,并计算得到其展开过程对星本体姿态的影响,上述仿真结果将对此类大型可展开空间结构的设计、动力学与控制研究提供一定的参考价值。
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