太陽帆航天器的有限元仿真.pdf

1、太陽帆航天器是依靠反射太陽光的光子來獲得速度和加速度的新型航天器，只要有太陽光存在的地方，它就可以一直加速，并最終能獲得比普通航天器大得多的速度，而且它不受燃料的限制，可以在太空中運行更長的時間，所以太陽帆航天器的產生對未來的空間探索具有十分重大的意義。 對于一般的太陽帆航天器來說，都需要自身的結構盡量輕薄，但是過分輕薄會對太陽帆的安全性產生影響，所以需要對太陽帆的結構進行分析，找到較為優(yōu)化的結構和材料。本文正是基于這樣一種需求

2、，對中國科學技術大學太陽帆小組設計的太陽帆模型進行了光壓載荷和熱載荷下的有限元分析，并根據(jù)光壓的變化，設計了簡單的軌道模型，然后在軌道上進行了分析。 本文首先介紹了太陽帆小組設計的太陽帆模型，分析了它的展開原理。然后根據(jù)實物模型，通過一些簡化和假設，在ANSYS中建立了有限元模型。有限元模型與實際模型的差別，決定了結果的可信度，所以所做的簡化和假設必須是合理可行的。 通過太陽帆的運行原理和參考普通衛(wèi)星在空間的受熱情況，太

3、陽帆在空間的光壓載荷和溫度載荷可以通過空間輻射的變化來計算。本文的計算都是基于簡單的力學系統(tǒng)的，沒有考慮復雜的空間力學系統(tǒng)。 對得到的有限元模型施加光壓和溫度進行了有限元分析，并且本文得到的應力和應變結果與參考文獻是一致的。太陽帆的有限元分析涉及到比較復雜的非線性分析，在ANSYS中的參數(shù)設置非常重要。通過調查非線性分析中各種參數(shù)和設置的作用，經過多次的試算得到了較為合適的參數(shù)設置。對同類型的結構，均可采用此設置。 通過