柔性太阳翼桅杆材料属性对热诱发振动影响分析

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:horns01
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柔性太阳翼多被用于大型空间站的供电系统,工作期间由中央支撑桅杆展开。空间站在轨期间会进出地球阴影区,因此太阳翼系统受到周期性的热辐射,使太阳翼各部件产生变化的温度载荷,引起太阳翼的热变形甚至振动。在太阳翼系统各部件中,支撑桅杆的热变形会带动柔性电池阵面发生振动,为保证柔性电池阵面的正常工作,支撑桅杆的热变形需保持在安全范围内。本文以某空间站的大型柔性太阳翼为研究对象,从太阳翼中央支撑桅杆材料属性入手,研究桅杆在不同的热控涂层和不同的材料下,太阳翼柔性阵面的热诱发振动特性。柔性太阳翼热诱发振动结合了传热学、热弹性力学、动力学等基础理论,使用热-结构非耦合的假设,将太阳翼在轨受热辐射的温度载荷转化为热激励来计算热诱发振动。根据此理论采用顺序耦合的工程计算方法,将温度载荷和热诱发振动分开计算,使用有限元软件NX I-deas计算太阳翼在轨的温度分布,然后使用有限元软件ABAQUS将温度结果作为振动的激励计算太阳翼的振动响应。为对比不同材料属性对太阳翼热诱发振动的影响,将分热控涂层和材料两部分进行对比。桅杆热控材料选择电镀涂层和白漆涂层与未镀层的桅杆进行对比,分析不同涂层对太阳翼柔性阵面热诱发振动的影响。桅杆材料的改变需要对桅杆尺寸进行优化,使用modeFRONTIER优化软件结合ABAQUS软件对铝合金、钛合金和不锈钢三种材料的桅杆按相同的力学性能进行优化,然后对比计算。分析结果可作为太阳翼桅杆设计的依据和评估。
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