空间可展开桁架结构展开过程分析的理论与方法

以理想桁架节点笛卡尔坐标为未知量,全面建立了复杂桁架结构的几何约束方程,并推导出相应的几何约束Ｊａｃｏｂｉ矩阵,建立了空间展开桁架结构展开过程分析的理论与方法,系统地分析了机构特性,阐明了展开过程的力学本质特点,明确提出展开目标函数的概念。     

可变几何桁架展开运动学和动力学分析

对可变几何桁架结构展开运动学和动力学进行了系统分析，基于约束方程得到了运动学分析的递推公式；并利用Ｄ‘Ａｌｅｍｂｅｒｔ原理推导ＶＧＴ展开的动力学方程；这些公式和方程简洁并具有规律性，适于计算机编程计算，通过算例分析验证了方法的可行性。     

空间一维可展开桁架精度测量方法

结合空间一维可展开桁架结构特点,基于四象限探测器光斑中心位置检测原理,提出以准直激光束为测量基准的空间一维可展开桁架结构精度测量方法.应用该方法可以实现对空间一维可展开桁架各构架单元的扭转角、横向偏移量、纵向偏移量及桁架直线度装配精度的测量.提出四象限探测器二维平面标定方法,将探测器的工作范围扩大到3 mm×3 mm,探测器的测量精度提高到0.05 mm.运用设计的基于四象限探测器的激光准直测量方法对空间一维可展开桁架进行了精度测量实验,得到桁架各刚性框架的最大扭转角为0.133 3°,最大横向偏移量为1.200 8 mm,最大纵向偏移量为1.299 3 mm,桁架的直线度误差为1.090 6 mm,验证了所提出的空间一维可展开桁架精度测量方法的有效性.     

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．     

空间可展桁架结构动力学分析

采用广义逆矩阵方法分析空间可展桁架结构的运动过程。以笛卡尔坐标系下节点的自然坐标为未知量，建立桁架结构展开过程的动力学基本方程，将约束方程嵌入动力学方程，导出一组不含乘子且方程数目等于结构自由度数的动力学方程。采用主动校正法对数值分析的约束违约进行了修正。提出了一种切实有效的数学算法构造了约束方程及其雅可比矩阵，实时地模拟了结构收纳过程的约束条件。自行编制的仿真程序算例证明了该分析方法的正确性。     

空间充气展开天线支撑结构的模态分析

利用ANSYS对充气展开天线支撑结构进行了模态分析,单元模型采用ANSYS提供的四边形四节点壳单元,利用Block Lanczos方法（兰索斯法）分析了结构的固有频率和相应的振型,并进一步研究了结构尺寸每数对结构模态的影响,给出了结构固有频率随结构尺寸参数的变化曲线．分析结果表明,结构的尺寸参数对支撑结构的模态有着重萼的影响．     

空间碎片充气展开防护结构的模态分析

为解决目前机械式展开防护屏存在的固有问题,提出了一种新型可充气展开防护结构,并研究了该充气展开防护结构的动力学特性.对充气展开防护结构频率的影响因素进行了理论分析,通过有限元软件ANSYS进行了防护结构的模态分析,并研究了支撑管结构参数对防护结构动态特性的影响,得到了充气管直径以及充气管壁厚度等尺寸参数对充气结构模态的影响规律.分析结果表明,理论分析与模拟结果相一致,并且充气支撑管的直径和厚度对防护结构的模态有着重要影响.     

周边桁架可展开天线索网结构力密度优化找形方法

一种基于力密度的优化找形方法,可提高周边桁架可展开天线的网面精度和索段预拉力的均匀性,该方法以索段的力密度为设计变量,索网网面精度及索段预拉力均匀性为目标函数,索网的力密度方程为约束函数,优化得到网面的初始平衡态.算例结果表明,通过该方法能够获得相对较高的网面精度和较均匀的索网预拉力.     

桁架臂式工程起重机回转运动的多体动力学仿真

基于柔性多体动力学理论，选取包含吊臂转动，吊重摆动及吊臂弹性变形的广义坐标，构建了起重机的多体动力学模型．对某大型桁架臂式工程起重机的回转工况进行了计算机仿真研究，驱动力由给定的回转加速度确定，得到了吊臂的动态响应，结果显示回转加速度是影响结构动态特性的主要因素，其最大动力响应发生在回转制动阶段．     

具有稳定约束桁架结构的优化设计

对于型钢、组合截面工字钢所构成的大跨度、重载下的桁架钢结构,在满足强度、位移、刚度及稳定约束条件下,以结构重量最轻为目标,进行结构优化设计。文章重点讨论如何处理稳定及刚度约束。文后作了实例计算,结果表明,处理方法是合理的。     

Nonlinear Dynamics Analysis of Joint Dominated Space Deployable Truss Structures

Joints are necessary components in the larger space deployable truss structures which have significant effect on the dynamics behavior of these deployable joint-dominated structures. Four kinds of joints’ nonlinear force-displacement relationship are analyzed based on describing function method. The dynamic responses of one-DOF jointed system under different exciting force levels are investigated to understand the influence of joint nonlinearity on dynamic responses. The influences of joint characterizing parameters on joint nonlinearities are analyzed. Dynamic responses of the modular beam-like deployable joint-dominated truss structure are tested under different sinusoidal exciting force levels. The experimental results show obvious nonlinear behaviors contributed by joints that dynamic response shifts to lower resonance frequency and higher amplitude with the increase of exciting force. The nonlinearity of the joints in the tested structure is compared with the theoretical results and identified to meet with the hysteresis nonlinearity.     

一种可变径的风电机组攀登平台桁架的设计与动力学分析

在风电机组运维成本的诸多因素之中,把运维人员、零部件和检修设备方便地运达百米高空成为影响其运维成本的关键技术。针对此问题,设计了一种风电机组自升式攀登平台的关键部件桁架。在平台运动过程中可以自行改变半径,并满足相应的刚度、强度条件。运用Proe进行了桁架的建模,运用Adams软件对该桁架的运动过程中各个部分的受力和位移进行了分析和仿真,仿真结果表明设计符合运动要求。运用Ansys软件对桁架进行分析,分析结果表明设计符合要求。     

大跨度空间桁架结构的地震动空间变化效应研究

以兰州某展览中心大跨度空间曲面管桁架结构屋盖为例,利用有限元分析软件ANSYS10.0建立结构有限元模型,并对结构进行多点多维激励下的地震反应分析,分别考察结构在一致地震动、仅考虑相干效应的空间地震动和同时考虑行波效应和相干波效应的空间地震动3种不同工况下的空间变化效应.     

履带车辆的一种动力学建模

研究了履带车辆的动力学建模.将履带式车辆处理为三大刚体系统:即车体和左右两侧履带系统.其中将履带简化为柔索约束,并用"冰刀+车轮"的模式对履带约束进行了数学描述,采用多刚体系统理论建立履带车辆的力学模型.其模式对履带约束的数学描述属于一阶线性非完整约束,用描述非完整系统的Routh方程建立了履带车辆的力学模型.     

一般柔性体连续系统的动力学建模方法

基于Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理,建立了考虑刚弹耦合作用的一般柔性体连续系统的动力学模型,并针对在水平面内作大范围回转运动的柔性梁,在Ｅｕｌｅｒ－Ｂｅｒｎｏｕｌｉ梁模型的假设前提下,根据轴向不可伸长的柔性梁的几何约束条件,采用假设模态法,推导出柔性梁有限维离散化动力学方程。研究表明,作大范围回转运动的柔性梁,由于运动和变形的耦合将产生动力刚化现象。文中最后给出了仿真算例,验证了该方法的有效性。     

某钢屋架质量鉴定分析

以某梭形轻钢屋架事故为背景,对事故原因进行了进一步分析;并从受压腹杆的稳定计算长度、矩形箍筋对受压与受拉腹杆的作用以及腹杆的可能变形形态等角度进行了理论分析．应用大型结构计算软件ANSYS进行了多种情况下的计算,明确了事故原因,提出了预防类似事故发生的方法,以及此类梭形钢屋架的改进型式．     

柔性索对空间索杆铰接式伸展臂性能影响分析

为了研究柔性索对空间索杆铰接式伸展臂力学特性及稳定性的影响,对伸展臂自平衡状态的受力情况进行分析,计算出满足伸展臂承载结构的最小索拉力设计值.计算表明,伸展臂展开驱动力矩随索拉力的增加而成比例增大;伸展臂的轴向拉伸刚度、剪切刚度和扭转刚度随着索的抗拉刚度增加而增大;静刚度实验表明索张力对静刚度几乎没有影响.仿真分析表明,增加斜拉索直径可以提高伸展臂的扭转振动频率,而斜拉索直径及张力对伸展臂的弯曲和轴向振动频率影响较小.对不同索张力的伸展臂桁架单元进行了动力学试验,验证了仿真分析的正确性.伸展臂铰接结构受力分析表明,增大索张力有利于提高伸展臂稳定性.     

柔性航天器单轴姿态机动的鲁棒稳定性分析

为了研究带有两帆板柔性航天器滚转姿态机动的稳定性问题,建立了该飞行器滚转运动的姿态动力学模型,并在建模时考虑了帆板的弯曲振动.利用基于二次型性能指标的最优控制理论,采用状态反馈的方法,设计了一种LQ控制律.采用灵敏度方法给出了系统的鲁棒界,即系统的确保幅值裕量和确保相位裕量.基于灵敏度方法对系统鲁棒性的分析结果和实际闭环系统的仿真结果分别验证了设计的控制律不仅可以使柔性航天器完成大角度的滚转姿态机动,而且能在相当大的参数摄动下保持系统的鲁棒稳定性.     

铝合金桁架步行桥设计及侧向稳定性分析

以跨度24m的开口下承式铝合金桁架步行桥为例,建立整体有限元分析模型,在桥体结构强度、刚度验算的基础上,对桥体结构进行非线性有限元分析,确定桥体结构在不同荷载组合作用下的极限承载力,以保证不会由于桁架上弦平面外失稳而造成桥体结构失效.