变拓扑航天器附件展开动力学的全局仿真

现代大型航天器附件的展开往往是分段进行的,其间包含了系统约束状态的改变和锁定碰撞过程的发生,在建立多柔体系动力学模型的基础上,提出了全局仿真的策略：对于其中的变约束问题采用预行锭义约束集、在仿真过程中实时检测并激活相应约束的求解策略。实现了系统拓扑结构在仿真过程中自动切换;而通过对速度约束方程的分析,提出了将动量守恒并入到约束方程求解以模块锁定过程中的方法,并将所开发的多柔性系统动力学仿真软件扩展     

考虑杆件弹性和三维间隙铰机构动力学研究

为了能准确预测太空中可展机构的展开性能,在动力学模型中同时考虑杆件弹性和三维间隙铰的影响．间隙铰通过“T”字形杆件模拟,接触力采用非线性弹簧阻尼模型,分别考虑理想铰、三维间隙铰以及杆件弹性3种情况对可展桁架的一个单元进行展开过程数值仿真分析．设计了一个桁架单元装置,通过实验初步验证杆件弹性和间隙铰对机构动力学的非线性影响．分析结果表明间隙铰中存在径向和轴向碰撞接触力,轴向碰撞接触力影响桁架平面外稳定性,杆件弹性振动效应使能量发生转移,减小了最大碰撞接触力,加剧了轴套和销轴之间的碰撞接触次数．     

刚柔耦合二级运动调整系统动力学模型

安装在悬挂馈源舱内的Stewart平台作为馈源位姿精调系统与舱索粗调系统一起构成了大型射电望远镜馈源位姿的二级耦合调整系统．综合柔性悬索系统的非线性有限元结构动力学方程和刚性Stewart平台的多体系统动力学方程，构造了悬索粗调系统与Stewart平台精调系统的刚柔耦合动力学模型，找到了分析动力学耦合问题的有效方法．通过对LT50m缩比模型的仿真分析，模拟了馈源舱对Stewart平台扰动的响应，并由实验进行了验证．     

舰船摇摆环境飞机牵引车牵引特性仿真分析

为了研究舰船摇摆环境下飞机牵引车的牵引特性,通过对一辆舰载牵引车的实际测试,基于Virtual.Lab Motion软件平台建立了该牵引车的多体动力学模型.经过各种仿真试验,从牵引速度、牵引力及附着力3个主要方面分析了舰船摇摆运动对牵引车牵引特性的影响规律,初步掌握了舰船横摇、纵摇和垂荡及舰船摇摆中心、幅值和周期等因素...     

充气太空管展开模拟

为深入了解充气太空管的展开动力学性能,进行了充气太空管的展开模拟研究。建立了管的多体理论模型,并应用Wang和Johnson的有限元分析结果,在多体模型中考虑了不断变化的管结构形状以及内部气压的影响。通过模拟得到了充气管在展开过程中的展开角度、展开速度以及加速度随时间的变化关系。结果表明,充气太空管展开时的速度先增大后减小;展开过程中存在展开加速度的波动,而且充气速率越大,波动越明显。通过与已发表的研究结果的对比,验证了模拟的有效性。     

周边桁架可展开天线展开过程运动分析及控制

根据周边桁架式可展开空间天线的结构特点,先建立周边单元浮动坐标系,采用坐标变换方法,得出了周边单元间的运动变换关系,建立了该天线通用的展开过程运动分析模型,可分析展开过程中结构上任意点的位置、速度和加速度．为避免展开过程中冲击过大,对周边单元的展开速度进行规划．根据驱动绳索的运动与单元展开运动之间的变换关系,将周边单元的运动规划转化为展开绳索的运动控制,对天线的展开实施位置控制．仿真实例表明该控制方法可使天线按照规划的展开角变化规律平稳展开．     

轻型木桁架体系系统效应分析

为了定量认识轻型木桁架体系性能优于单榀桁架性能这一现象,采用随机抽样模拟的方法对轻型木桁架体系的系统效应及其影响因素进行了分析.分析过程以轻型木桁架体系的三维有限单元模型为基础,在ANSYS PDS平台中对3种结构布置的桁架体系考虑不同的规格材及齿板节点性能统计特征后进行反复抽样,以应力比及整体变形为指标对系统效应系数进行定量计算,得出的应力比系统效应系数在1.05~1.27之间,变形系统效应系数在1.12~1.29之间.通过对影响系统效应的参数进行分析表明,轻型木桁架体系的系统效应主要受破坏模式、体系体量大小、边界支承条件和规格材弹性模量及强度相关性的影响,分析结论为编制轻型木桁架设计标准提供了参考.     

索网式天线结构预拉力优化的新方法

建立了某天线索网结构的计算模型,提出了其预拉力优化配置的一种新方法．该方法结合索网结构的对称特性以及在水平投影面内网面内部网格均为正三角形的结构特点,从前索网面在水平面内的力平衡方程出发,以网面内部索段的最大拉力比最小为设计目标,将索网结构预拉力优化配置问题转化为受不等式约束的两变量优化问题,求得了前索网面中各索段在投影面内的预拉力分量;以此为基础,得到了索网结构中各索段的预拉力值．以预拉力优化结果为输入条件,进行了索网结构的有限元仿真分析,结果表明,索网结构的网面设计精度达到了纳米量级,网面内部索段的最大拉力比为1.40,验证了该方法的正确性及有效性．     

考虑扭簧失效的桁架式可展开天线可靠性研究

利用故障树理论建立桁架式可展开天线失效模型,在此基础上,采用概率理论推导出天线系统失效概率方程,利用动力学理论建立桁架式可展开天线展开分析方程,对不同位置处扭簧失效时天线的展开过程进行分析,进而得出扭簧失效时使天线无法完全展开或使其展开形面精度很差的扭簧位置和失效后对天线展开及其展开形面精度基本没有影响的扭簧位置;将此分析结果引入可靠性分析中,可以使可展桁架天线的可靠性分析更准确.通过一个算例计算了桁架式可展开天线的可靠度,得其可靠度为0.999 787 571.     

ADAMS刚柔耦合多体系统动力学建模

刚柔耦合是多体系统最常见的力学模型,探讨其建模规律是多体系统动力学研究的重要内容.用ANSYS和ADAMS软件为一四杆机构分别建立了一个多柔体模型和刚柔耦合模型,以前者动特性为参考,研究刚柔耦合模型对系统动态特性的影响,探索多体系统刚柔耦合建模规律.结果表明,从低阶模态来看,各构件经恰当处理后刚柔耦合模型能够较好地反映系统的动态特性.