张拉式可展太空舱段骨架结构设计与分析

《张拉式可展太空舱段骨架结构设计与分析》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、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文张拉式可展太空舱段骨架结构设计与分析硕士研究生：耿金嵩指导教师：贾海昌教授学科、专业：机械工程论文主审人：罗阿妮副教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文张拉式可展太空舱段骨架结构设计与分析硕士研究生：耿金嵩指导教师：贾海昌教授学位级别：工学硕士学科、专业：机械工程所在单位：机电工程学院论文提交日期：2017年12月论文答辩日期：2018年03月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:

2、ADissertationfortheDegreeofM.EngDesignandAnalysisofTension-typeSpaceCabinSkeletonStructureCandidate:GengJinsongSupervisor:Prof.JiaHaichangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechanicalEngineeringDateofSubmission:December,2017DateofO

3、ralExamination:March,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期

4、：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即

5、可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日张拉式可展太空舱段骨架结构设计与分析摘要随着人类对外太空的不断探索，对地球以外的星球的探测任务的逐步深入，很多航天学者提出了建立地球以外的月球、火星等载人探测基地的设想。相比于现有的载人舱段结构形式，张拉式舱段结构具有质量轻、可展开、可扩展和材料利用率高的特点。本文对张拉式舱段结构的构型、力学性能和参数优化等问题进行了设计和分析，并结合原理样机的研制进行了理论验证。本文借

6、助折纸艺术的灵感提出了双螺旋平面拓扑结构，建立结构的节点矩阵、构件矩阵和构件连接矩阵。添加相应的边界条件，得到了圆柱结构和中空环形结构，改变节点位置坐标，获得不同截面的结构，丰富了构型种类。在此基础上，提出了三种折展方式，并分析了其优劣。其次，针对张拉整体结构非线性大变形以及结构本身的受力特点，推导了符合其结构特性的切线刚度矩阵。提出了一种微小外载荷叠加的方法进行静力学分析，并利用三杆基本单元从理论计算和软件分析进行了相互验证。在此基础上，利用ANSYS对双螺旋张拉整体结构进行静力学分析，得到了

7、结构在压缩、弯曲和弯扭复合载荷下节点位移的变化趋势。再次，为了获得最优结构，采用遗传算法对结构进行了多目标优化。先是基于屈服和屈曲的约束条件进行了最小设计并用基本参数进行了表示，然后建立各组参数和一阶固有频率的神经网络，将训练好的神经网络作为多目标优化设计中的适应度函数，最后将质量、基频和容积等多个目标函数进行优化计算，计算出最优化的结构参数。最后，根据优化结果确定了折展方式，对结构中的伸缩杆进行详细结构的设计，着重分析了锁紧装置和驱动弹簧的参数。完成了原理样机模型的研制与实验测试，主要包括原理

8、样机模型的模态和静刚度测试试验，通过试验进行了原理上的验证。关键词：舱段骨架；张拉整体；构型设计；静力学分析；多目标优化哈尔滨工程大学硕士学位论文张拉式可展太空舱段骨架结构设计与分析AbstractWiththedeepdevelopmentofaerospaceandplanetsexploration,manyscientistshaveproposedtheideaofbuildingamannedexplorationbase,suchasthemoonandMars.Comparedt