空間充氣管展開(kāi)過(guò)程仿真及模態(tài)分析.pdf

1、空間充氣展開(kāi)結(jié)構(gòu)具有重量輕、折疊體積小等顯著優(yōu)點(diǎn)，在大型空間結(jié)構(gòu)如大型空間天線、太陽(yáng)帆板等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。充氣展開(kāi)管是空間充氣結(jié)構(gòu)的基本部件和重要的支撐部件。
　　空間充氣展開(kāi)結(jié)構(gòu)的空間實(shí)驗(yàn)花費(fèi)往往極為昂貴，而由于重力和大氣壓力的影響，充氣結(jié)構(gòu)的地面實(shí)驗(yàn)又很難模擬實(shí)際空間工作環(huán)境，微重力和真空環(huán)境也很難在較大空間內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)。所以，計(jì)算機(jī)模擬其展開(kāi)過(guò)程成為了此項(xiàng)研究工作的重要輔助手段。
　　本文通過(guò)建立空間充氣展開(kāi)結(jié)構(gòu)的

2、控制方程，詳細(xì)討論了空間充氣管展開(kāi)過(guò)程仿真分析的接觸非線性問(wèn)題、罰函數(shù)法和控制體積法的基本原理。然后，基于LS-DYNA970中的Airbag模型，建立了卷曲折疊空間充氣展開(kāi)管的有限元模型，運(yùn)用控制體積法將充氣管離散為若干連續(xù)的腔，成功模擬了其充氣展開(kāi)過(guò)程，并研究了不同充氣速率對(duì)充氣管展開(kāi)過(guò)程的影響規(guī)律。
　　同時(shí)，針對(duì)較長(zhǎng)充氣管展開(kāi)過(guò)程的控制性較差，從仿真模擬的角度提出了一種塑性搭接扣的約束方式，以提高充氣管展開(kāi)過(guò)程的可控性和穩(wěn)

3、定性，并模擬成功。之后，設(shè)計(jì)并完成了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，為工程實(shí)踐中穩(wěn)定控制空間充氣展開(kāi)結(jié)構(gòu)的展開(kāi)過(guò)程起到了指導(dǎo)性作用。
　　本文還分別從理論和模擬兩個(gè)角度對(duì)展開(kāi)后，作為支撐結(jié)構(gòu)的充氣管進(jìn)行了模態(tài)分析，考察了不同充氣壓力對(duì)充氣支撐管的固有頻率的影響規(guī)律。
　　研究結(jié)果表明：本文提出的分別針對(duì)短、長(zhǎng)卷曲折疊充氣管的建模方法是有效的；在充氣管展開(kāi)過(guò)程中，充氣速度越大，展開(kāi)的速度越快，但由于阻尼損耗，二者并非線性關(guān)系；充氣速度過(guò)大不利于結(jié)構(gòu)