空间绳网捕获过程动力学与仿真研究

空间绳网是一种新型的在轨捕获技术,对解决日益紧张的空间环境问题具有重大意义。基于有限元法,将绳网离散为若干绳段单元,通过对单元的受力分析,推导得到了空间绳网的动力学模型。应用罚函数法建立了绳网与目标的碰撞动力学模型。采用ABAQUS有限元软件建立了空间绳网与捕获目标的仿真模型,并实现了捕获过程的动力学仿真,提出了空间绳网捕获效果评价指标,重点讨论了绳网对于不同目标捕获过程的差异。仿真结果表明:空间绳网与球体目标的碰撞力最大,对于正方体目标包裹性最好,并且碰撞后正方体目标的速度和位移增量最大。     

柔性网膜展开过程的数值分析

柔性网膜由柔性薄膜和凯夫拉绳编织而成,对其展开过程进行研究。首先,通过理论分析,建立柔性网膜的数值模型。其次,基于柔性网膜的仿真模型,得到数值模型位移系数和飞行距离系数。最后,由单因素敏感性分析法研究特征因素对数值模型的影响,得到了柔性网膜展开规律。利用仿真结果对数值模型计算结果进行验证,结果吻合较好,相对误差小于15%。数值模型结果表明,随着发射速度和螺旋角的增加,展开面积和最大展开面积增加;随着发射速度的增加,飞行距离增加,最大展开面积对应的飞行距离增加,螺旋角对飞行距离影响较小;发射速度越大、螺旋角越大,柔性网膜展开越快。