含球铰空间可展开结构刚度识别及试验研究

《含球铰空间可展开结构刚度识别及试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码：10286分类号：V414.2密级：公开UDC：531学号：150899含球铰空间可展开结构刚度识别及试验研究研究生姓名：周李真辉导师姓名：董萼良申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称力学论文答辩日期2018年05月30日二级学科名称学位授予日期20年月日答辩委员会主席韩晓林评阅人S005304-1S005304-22018年06月05日硕士学位论文含球铰空间可展开结构刚度识别及试验研究专业名称：力学研究生姓名：周李真辉导师姓名：董萼良中国南京东南大学二零一八年五月THESTIFFNESSIDENTIFICATIONANDEXPERIMENTALST

2、UDYOFSPACEDEPLOYABLESTRUCTUREWITHSPHERICALHINGEADissertation（Thesis）SubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYZhouLi-zhen-huiSupervisedbyProfessorDongE-liangDepartmentofEngineeringMechanicsSoutheastUniversityMay2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作

3、及取得。，除了文中特别加以标注和致谢的地方外的研宄成果尽我所知，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构一的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意３．众丄研宄生签名：Ｋ絲冰日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研宄所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他一复制手段保存论文。本

4、人电子文档的内容和纸质论文的内容相致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阋和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研宄生院办理＾：：研宄生签名ｉＳｔｉｆ导师签名日期摘要摘要近年来，随着在轨服务、深空探测等航天任务的陆续开展，大型桁架式可展开结构因其具有高精度、高收纳率等特点，在工程中得到了广泛的应用，例如大口径卫星天线的支撑结构、柔性太阳能帆板的展开支撑臂等结构。可展开结构的刚度对于其展开后保持稳定的结构构型至关重要，铰链刚度是影响结构整体动力学特性的关键因素

5、。本文对一种含球铰桁架式可展开结构的刚度特性进行了研究，主要开展了以下几个方面的工作：首先，设计了一种含球铰桁架式可展开结构，介绍了其组成部件及展开机理。为了忽略拉索和锁定装置等的影响，降低分析问题的难度，对可展开结构中的两侧角节点部件进行了镜像处理，得到了锁定状态下的简化结构模型，后续的研究工作都基于简化结构模型进行。通过对简化结构模型进行合理的有限元建模及接触对定义，选择合适的加载工况研究了其整体的刚度特性，并与基于能量等效原理的等效梁建模法和Winkler弹性基础法推导的理论轴向刚度值进行了对比，验证了有限元接触分析方法对于展开结构整体刚度研究的有效性。其次，通过对展

6、开单元整体刚度特性的研究，发现球铰连接对展开单元的刚度具有明显的削弱作用，因此开展了球铰连接刚度的参数识别工作。首先对锁定后的展开单元进行精细化有限元建模，利用接触分析方法，得到球铰连接等效线性刚度初值。其次，建立展开单元的参数化模型，利用CBUSH单元对球铰连接进行等效线性处理。然后对锁定状态下的可展开结构进行模态试验，并结合试验数据识别球铰连接刚度。最后将识别结果代入三个展开单元组成的可展开结构中得到计算频率与振型，并与试验结果进行对比验证了识别结果的准确性。在单框可展开结构连接刚度识别结果基础上，将方法拓展到多框可展开结构，分别基于绝对灵敏分析和相对灵敏度分析的有限元

7、模型修正方法识别了连接刚度值，结果表明对于多框可展开结构，基于相对灵敏度分析的参数识别方法更加适用，识别结果更加准确合理。最后，基于多框可展开结构球铰连接刚度识别结果，开展了考虑铰链参数不确定性的模型修正方法研究。采用区间模型来描述球铰连接刚度的不确定性，根据全因子设计法获得的试验样本点，构建完全二次多项式响应面模型作为可展开结构的替代模型，并以复相关系数R2和修正的复相关系数R2adj评价响应面模型建模精度，进行考虑铰链参数不确定性的有限元模型修正。通过优化样本点和参数取值范围，有效地识别了铰链的区间参数，并通过