空间可展结构中绳索动力学的研究

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1、空间可展结构中绳索动力学的研究邢恩振2015年12月中图分类号：O327UDC分类号：531空间可展结构中绳索动力学的研究作者姓名邢恩振学院名称宇航学院指导教师水小平教授周春燕副教授答辩委员会主席王琪教授申请学位工学硕士学科专业力学学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年12月DynamicanalysisofcablesondeployablestructuresCandidateName：EnzhenXingSchoolorDepartment:SchoolofAerospaceEngineeringFacultyMentor:Prof

2、.XiaopingShuiAsso.Prof.ChunyanZhouChair,ThesisCommittee：Prof.QiWangDegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor：DynamicsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：December,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不

3、包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要含绳索的空间可展天线的展开过程要求有较高的精确度和可靠性，绳索结构的影响是不可避免的。因此，研究空间可展开柔性天线的展开运动过程，必须要处理柔性天线内部绳索和索网等引起的摩擦、阻尼、反力（力矩）等对展开稳定性的影响。本文对含绳索结构的大型可展结构进行相关的实验研究，测量可展结构展开锁定以后的振动响应，并对绳索结构进行相关的探索性实验。最后利用有限

4、元软件对在微重力下环境下”6+1”绳结构进行了建模和有限元分析。第一部分用锤击法对环形可展天线的桁架和索网结构分别进行模态测试，然后将测试结果和有限元分析结果进行对比，验证天线的有限元模型，得到天线的模态数据。第二部分，对影响可展结构动力学稳定性的绳索的力学性质进行了探究，通过设计试验，分析了绳索分别在受张力作用下的固有频率特性、绳索动力传递特性，以及绳索相互垂直碰撞的动力学响应的规律第三部分，针对影响可展天线稳定性的绳索进行模拟，分析现有绳索弯曲模型及各模型的适用条件。利用有限元软件对”6+1”绳结构进行了建模和有限元分析，考虑绳丝之间的接触与

5、摩擦，计算不同螺旋角的绳索模型的等效弯曲模量。最后，将得到的数据结果与现有的理论模型进行比较，并对结果分析，得到适用空间展开结构绳索结构的弯曲模型。通过对可展天线的实验和仿真，以及对绳索结构的研究，为以后含索网空间结构的研究提供借鉴。关键词：可展天线；动力学响应；绳索结构；有限元I北京理工大学硕士学位论文AbstractHighprecisionandreliabilityduringthedeploymentisrequiredfordeployablespaceantennawhichcontainscablestructures.Theef

6、fectsofthecablestructureisinevitable.Consequently,dealingwiththefriction,damping,reactionforce(torque)andothereffectscausedbythecablesandnetsinaflexibleantennaonthedeploymentofstabilityiscrucial,whenstudyinginthedeployingprocessofaspacedeployableantenna.Inthisthesis,relatedex

7、perimentsofanAstroMeshantennacontainingcablestructuresareconductedbymeasuringthevibrationresponse.Preliminaryexperimentsaredesignedtoassessthedynamicpropertiesofcablestructureandtanglingeffectsoftwoandthreecables.Finally,“6+1”cablestructuremodelsundertheconditionsofmicrogravi

8、tyareestablishedandfiniteelementanalysisisconducted.Inthefirstpart,t