大型空间结构的热诱发振动有限元分析

来源 :清华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lchf1129
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
大型空间结构的热诱发振动是人类开展航天活动所面临的一个现实问题。针对大型空间结构的特点,本文从以下几方面发展了一些高效可靠的研究方法,并将这些方法应用于实际空间结构的热-结构动力响应及其运动稳定性的分析中:1、为分析以闭口薄壁管件为基本构件的空间结构的温度场,本文采用Fourier-有限元法,求解了辐射换热条件下、包括管件截面平均温度和代表沿截面温差的摄动温度的结构瞬态温度场。为给出复杂结构的热特征时间,本文利用Lanczos方法将摄动温度节点温度矢量变换到Lanczos空间,方便地求出了结构热特征时间。空间结构的柔性大,其变形往往大到足以改变加热条件,从而导致结构温度场变化。本文推导了热载荷关于节点位移的函数列式,导出了耦合矩阵从而得到耦合结构变形的热传导方程。 2、发展了忽略结构变形对加热条件影响的热-结构动力学非耦合的有限元分析方法。根据独立于结构变形的温度场得到动力学问题的等效温度载荷,再由有限元法和模态叠加法求解了结构动力响应。通过将问题化为一个准静态问题与一个动力学问题的叠加,分析了热诱发振动的机理。在此基础上,分析了结构发生热诱发振动的必要条件,它取决于结构固有频率和热特征时间。算例分析证明了本文发展的热-结构动力学非耦合分析方法及热诱发振动必要条件的可靠性。 3、对于加热条件受结构变形影响的情况,发展了热-结构动力学耦合的有限元分析方法。联立耦合结构变形的热传导方程和以结构热应变为动载荷的动力学方程,通过时间积分法混合迭代求解了热-结构动力响应。 4、分析了热颤振的物理机理,通过热-结构动力学耦合系统方程解释了结构发生稳定或不稳定的热诱发振动的原因。将空间结构热诱发振动的稳定性归结为热-结构动力学耦合系统的平衡态稳定性,根据线性化的系统扰动方程特征根的分布状况推断了耦合系统的运动稳定性。 5、大量实例分析表明,本文发展的热-结构动力学非耦合/耦合分析方法可用于复杂结构和加热条件下的热-结构动力响应计算,由热诱发振动的必要条件可对热诱发振动对空间结构的影响进行估计。对于太空环境下的空间结构,可用本文发展的运动稳定性分析方法对其热诱发振动的稳定性进行分析。
其他文献
金属材料铝及铝合金在国民经济中的应用非常广泛,并且因为铝及铝合金比重轻、强度大、耐腐蚀等性能,被普遍应用于航空、航天、航海中,有的做为承力部件,有的做为结构件,暴露在不同
随着微机保护的发展,一些新的改善继电保护性能的原理和方案,特别是基于故障波形特征或者高频分量的保护原理,以及神经网络和模糊集原理的智能保护方案,受到更多的重视并逐步得到实际应用;这也对微机保护装置硬件提出了更高的要求。集成电路和计算机技术的飞速发展,为微机保护装置硬件平台的发展提供了条件,因此构建结构更加合理,性能更加完善的微机保护装置硬件平台已成为当务之急。本文就是在此基础之上设计了一套基于数字
在位于波士顿设计中心顶楼的办公室内,Antonio Bertone正在玩一个水手节.这位32岁的Puma AG全球总裁正在思考如何使Puma从一个呆板的、面临经济困难的运动鞋,转型为一个时尚
数值模拟技术是一个新兴的领域。随着计算机计算能力的快速发展,数值模拟技术渐渐发挥出它强大的优势,如今在船舶与海洋工程领域中,数值模拟技术逐渐成为研究海洋工程、舰船
本文从抑制谐波常用的几种方法出发,着重有源滤波器的相关知识及其仿真设计方法的介绍,设计的有源滤器是利用瞬时无功功率理论计算谐波电流,由此产生有源电力滤波器的补偿信号,该
框支墙结构在砌体结构中有着重要的地位,由于其能够提供开阔的使用空间,并具有砌体结构低廉的造价,因此具有广泛的应用前景. 作为砌体结构软件包MSSP的一部分,按规范开发了底
该文主要针对热障涂层和功能梯度材料在热-力联合作用下的变形破坏情况,在大量调查研究目前已有科研工作基础上,以不锈钢和氧化锆构成的热障涂层材料为基础,从实验上对不同厚
由于受高烈度区竖向地震影响的和满足规范限值的隔震结构均可能产生倾覆问题,因此研究结构如何竖向抗倾覆,对于隔震技术的推广有着深远的意义.为解决上述问题,该文提出一套竖
张力腿平台具有良好的运动性能,逐渐得到了广泛的应用。为了保证其在不同海况下的安全性能,有必要对张力腿平台的水动力性能进行研究。筋腱系统作为张力腿平台特有的结构,能
目前运用的WTB+MVB架构列车通信网络,列车级网络与车辆级网络通信需要专门的协议转换设备网关来实现,造成了通信的复杂性、减缓了数据传输的速率;WTB与MVB总线最高传输速率分别