空間充氣管展開過程仿真及模態(tài)分析.pdf

1、空間充氣展開結構具有重量輕、折疊體積小等顯著優(yōu)點，在大型空間結構如大型空間天線、太陽帆板等領域有廣闊的應用前景。充氣展開管是空間充氣結構的基本部件和重要的支撐部件。
　　空間充氣展開結構的空間實驗花費往往極為昂貴，而由于重力和大氣壓力的影響，充氣結構的地面實驗又很難模擬實際空間工作環(huán)境，微重力和真空環(huán)境也很難在較大空間內同時實現(xiàn)。所以，計算機模擬其展開過程成為了此項研究工作的重要輔助手段。
　　本文通過建立空間充氣展開結構的

2、控制方程，詳細討論了空間充氣管展開過程仿真分析的接觸非線性問題、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管的有限元模型，運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過程，并研究了不同充氣速率對充氣管展開過程的影響規(guī)律。
　　同時，針對較長充氣管展開過程的控制性較差，從仿真模擬的角度提出了一種塑性搭接扣的約束方式，以提高充氣管展開過程的可控性和穩(wěn)

3、定性，并模擬成功。之后，設計并完成了相關實驗，為工程實踐中穩(wěn)定控制空間充氣展開結構的展開過程起到了指導性作用。
　　本文還分別從理論和模擬兩個角度對展開后，作為支撐結構的充氣管進行了模態(tài)分析，考察了不同充氣壓力對充氣支撐管的固有頻率的影響規(guī)律。
　　研究結果表明：本文提出的分別針對短、長卷曲折疊充氣管的建模方法是有效的；在充氣管展開過程中，充氣速度越大，展開的速度越快，但由于阻尼損耗，二者并非線性關系；充氣速度過大不利于結構