检索结果-内蒙古大学图书馆

宇航学报 2014年第7期35卷 753-761页

作者：刘志全黎彪丁锋中国空间技术研究院总体部北京100094

针对展开过程中球铰接杆式支撑臂时变构型的横向振动问题,推导了支撑臂等效连续体模型的各向等效刚度,基于Hamilton原理推导了支撑臂展开过程的控制方程,采用加权余量法将偏微分控制方程转化为常微分方程,利用Runge-Kutta法对方程进行... 详细信息

针对展开过程中球铰接杆式支撑臂时变构型的横向振动问题,推导了支撑臂等效连续体模型的各向等效刚度,基于Hamilton原理推导了支撑臂展开过程的控制方程,采用加权余量法将偏微分控制方程转化为常微分方程,利用Runge-Kutta法对方程进行了数值求解。计算结果表明:在收拢过程中,支撑臂末端的横向振幅越来越小,收拢过程是安全可靠的;而在展开过程中,末端的横向振幅随展开进程而增加,且振幅随末端负载质量增加而增加;若不考虑锁定冲击,展开速度对支撑臂横向振动的振幅影响可忽略,若考虑锁定带来的周期性冲击时,支撑臂的横向振幅将显著增大。为减小支撑臂的横向振动,必须对支撑臂展开速度加以限制。研究结果为航天器支撑臂在轨展开的控制提供了参考。

关键词：球铰接杆式支撑臂等效连续体模型展开时变系统动力学

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空间桁架结构等效连续体建模及固有特性分析

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应用力学学报 2023年第2期40卷 282-293页

作者：曹东兴秦源孙杰朱东方胡文华北京工业大学材料与制造学部北京100124 机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室北京100124 上海航天控制技术研究所上海201109 上海市空间智能控制技术重点实验室上海201109 天津理工大学机械工程学院天津300384

针对空间桁架天线的结构特点,基于能量等效原理分别建立了不带底板和带底板的空间桁架结构的等效梁连续体模型。将胞元横截面上任意点的位移用横截面中心处的位移分量线性表示,求得胞元的应变能和动能;基于能量等效原理利用哈密顿原理... 详细信息

针对空间桁架天线的结构特点,基于能量等效原理分别建立了不带底板和带底板的空间桁架结构的等效梁连续体模型。将胞元横截面上任意点的位移用横截面中心处的位移分量线性表示,求得胞元的应变能和动能;基于能量等效原理利用哈密顿原理建立桁架天线结构的等效连续体动力学方程,求解得到等效连续体模型的固有频率和振型表达式;利用有限元方法对桁架结构进行仿真分析,并将仿真结果与等效连续体模型计算结果进行对比分析。结果表明,等效模型结果具有较好的精度,从而验证了等效连续体梁模型的正确性。研究结果可为大型空间可展桁架结构的动力学设计提供论支撑。

关键词：空间桁架等效连续体模型能量等效固有振动

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抗冲瓦设计方法研究

抗冲瓦设计方法研究

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作者：章振华上海交通大学

学位级别：博士

超弹性夹芯结构在航空航天、船舶与海洋工程中有广泛的应用。研究超弹性夹芯结构（抗冲瓦）冲击防护机理及其水下爆炸冲击动态响应对于提高舰船的生存能力有重要意义。水面舰船或潜艇受到水下爆炸冲击时，会造成舰载设备损坏与船员的伤... 详细信息

超弹性夹芯结构在航空航天、船舶与海洋工程中有广泛的应用。研究超弹性夹芯结构（抗冲瓦）冲击防护机理及其水下爆炸冲击动态响应对于提高舰船的生存能力有重要意义。水面舰船或潜艇受到水下爆炸冲击时，会造成舰载设备损坏与船员的伤害，严重时甚至破坏船体，因此，有必要对舰船进行冲击防护。本文以敷设抗冲瓦的水面舰船为背景，研究了波在流场-抗冲瓦-船体之间的传播规律，以抗冲瓦单胞为对象研究了抗冲瓦的抗冲击特性，基于均匀化理论提出了抗冲瓦等效连续体模型，并将其应用于全尺度舰船的水下爆炸仿真分析。研究了抗冲瓦特性对其冲击防护性能的影响，得出了抗冲瓦在不同冲击载荷下的最优设计区域，以船壳速度响应峰值作为优化目标，以拓扑结构、应力平台与结构密度作为优化参数，提出了抗冲瓦三参数优化设计方法。本文所做的工作如下：\n 一、研究了波在不同介质中的传播。根据波动方程推导了弹性体中波的传播规律，针对覆盖层为钢、氯丁橡胶、超弹性夹芯结构等效连续体材料三种情况，分别研究了结构在阶跃载荷与冲击载荷下的动态响应。对流固耦合现象进行了分析。\n 二、以抗冲瓦单胞为分析对象，建立了其有限元模型，分析了结构的屈曲模态以及不同冲击载荷下的动力学响应，并讨论了材料特性、应变率效应、初始缺陷等因素对结构动力学性能的影响规律。做了抗冲瓦单胞冲击实验，以验证单胞有限元模型的有效性。\n 三、基于均匀化理论，探讨了超弹性抗冲瓦结构的等效化方法，采用等效连续体模型替代抗冲瓦实体结构，等效化过程中考虑了应变率效应、初始缺陷、材料粘性等因素的影响。并针对敷设抗冲瓦的船体板架模型，对其水下爆炸响应进行了水池实验与仿真分析，以验证等效连续体模型替代抗冲瓦实体结构的可行性。\n 四、针对抗冲瓦的实际抗爆性能，开展了六次实船水下爆炸试验。对比敷设抗冲瓦前后结构动态响应以及冲击响应谱的变化规律，对抗冲瓦的实际防护效果进行了深入分析。采用等效连续体模型替代抗冲瓦实体结构，进行了全尺度舰船水下爆炸仿真，对敷设抗冲瓦的船体动态响应有了更全面的认识。\n 五、提出了用船舯截面二维仿真模型来评估全尺度实船水下爆炸冲击环境这一近似方法。与实验结果对比，讨论了船舯截面水下爆炸仿真近似方法的可行性。\n 六、从抗冲瓦的结构参数方面来研究其抗冲击特性，并进行优化设计。着重讨论相对密度，棱边长度，拓扑形状等结构参数对瓦的抗冲击性能的影响规律。研究了双层结构抗冲瓦，建立抗冲瓦等效质量-弹簧-阻尼（m-k-c）系统。对抗冲瓦在不同冲击载荷下的最优设计区域进行了研究，并提出了拓扑结构、应力平台与结构密度三参数优化设计方法。\n 最后，本文对抗冲瓦的进一步研究工作进行总结，指出以后工作的研究重点。

关键词：超弹性覆盖层抗冲瓦防护水下爆炸冲击响应谱等效连续体模型

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