含间隙铰空间可展桁架结构的动力学实验

为研究微重力环境下含铰接间隙航天可展结构的动力学特性,让可展桁架结构分别在水平悬吊和垂直安装情况下展开到位后突然锁定,测试并比较标志点的衰减振动加速度响应。在水平安装时,用橡胶绳把每一部件悬吊起来,以尽量消除部件重量对铰关节的作用力。实验结果显示,与垂直安装状态相比,水平悬吊安装状态下含间隙桁架结构衰减振动的加速度幅值响应减小,振动时间较短,有更宽的频谱响应和严重的响应滞后现象,对铰间隙的初始运动状态呈现出高度敏感性。     

考虑杆件柔性和铰间隙的可展结构动力学数值模拟

为了保证空间可展结构可靠地运行,需精确预测在轨运行中可展结构动力学性能,在动力学模型中应考虑铰间隙和构件柔性的影响。该文采用间隙铰的非线性弹簧阻尼模型,构造可展结构动力学方程。分别对理想连接铰、考虑铰间隙、以及考虑构件柔性等3种情况的典型可展结构进行动力学模拟。仿真结果表明间隙和构件柔性对可展结构动力学性能有较大影响:连接间隙导致销轴与孔体产生一系列内碰撞,且初始碰撞接触力较大;考虑构件柔性后,间隙处产生的碰撞力减小,接触时间增长,销轴与孔体的接触碰撞区域扩大;间隙还引起了中心体姿态角速度的扰动。     

空间含铰可展桁架结构的非线性动力学建模与分析

综合考虑间隙、非线性刚度、摩擦及碰撞阻尼,建立了铰链等效模型,并基于该等效模型建立了含铰可展桁架结构动力学模型。根据铰链的变拓扑结构特点,提出了适用于解决时变非线性动力学问题的附加力方法,对多自由度平面和空间可展桁架进行了动力学仿真,得到了可展桁架的动力学响应。通过设置不同铰链参数和外部激振条件,分析了不同间隙、激振力、摩擦力对含铰可展桁架频率和幅值的影响,结果表明:间隙和激振力增大可导致桁架固有频率降低,响应幅值增大;摩擦力增大可提高桁架的固有频率。多单元桁架伸展臂的动力学试验结果验证了文中建立的含铰可展桁架动力学模型的正确性。     

用于自适应可展结构的压电式智能主动杆

为自适应调节和改善可展结构动力学性能 ,研制了一种具有传感和作动双重功能的智能主动杆。利用压电材料的正逆压电效应 ,建立了压电微位移作动器的设计模型。给出了智能主动杆的组成和工作原理。研制了一种用于自适应可展结构的新型智能主动杆。该主动杆由压电作动器、微位移传感器、压力传感器等组成 ,具有输出微位移和压力 ,及对位移和压力监测的功能     

构造近似可展曲面的一类方法

基于Gauss曲率范数极小,给出了一类插值数据点的近似可展曲面的构造方法,并给出了具体实例.本文对直纹曲面和可展曲面的基本概念和现有的多项式可展曲面和参数型可展曲面的构造方法进行了介绍,进而给出了插值数据点集的近似可展参数曲面的构造方法.     

可展索-桁架结构的有限元分析

针对完全打开状态下的可展索-桁架结构,借助Fortran程序语言编制的有限元程序,进行线弹性分析。将可展结构的特有单元——剪式单元作为一个宏单元来考虑,推导了宏单元的刚度矩阵,并用于可展结构线弹性响应的数值分析,减少了总体自由度,提高了算法效率。通过与ANSYS对比分析,证明这种途径得到的内力及变形具有较高的精确度。动态模拟可展结构的展开过程,计算效率是关键问题,采用该宏单元无疑将提高模拟展开的计算效率。     

导线生成的可展曲面

讨论了沿着一条曲线的某些直线族构成可展曲面的条件.主要结果是：(1)以Γ：r=r(s)为导线,以α(s)cos　θ(s)+γ(s)sin θ(s)为母线方向的直纹面可展当且仅当tan θ(s)＝k(s)/τ(s),其中α,γ分别是Γ的单位切向量、副法向量,k,τ分别是Γ的曲率、挠率函数;(2)设Γ是曲面S上的一条曲线,则以Γ为导线,以ε(s)cos θ(s)+n(s)sin θ(s)为母线方向的直纹面可展当且仅当θ(s)=∫ss0τg(s)ds+θ0,其中n(s)是曲面在S处的单位法向量ε=n×α,τg是沿导线Γ的测地挠率.     

曲面可展的条件

本文给出两个关于曲面可展的结论。     

浅谈可展曲面及其应用

可展曲面是局部微分几何曲面论中的重要组成部分,研究和应用可展曲面的相关性质对解决一系列的数学问题有着很大的帮助本文主要从可展曲面的定义出发,重点阐述可展曲面的重要定理,最后初步介绍及探讨了它在工程技术领域中的应用．     

基于小波变换的含间隙太阳能帆板动力学试验分析

为了有效地提取含间隙可展结构振动信号中所包含的动力学特征量,在分析传统Fourier方法局限性的基础上,引入基于小波变换的数据处理和分析方法。对含间隙太阳能帆板在收拢和展开状态下施加单脉冲的激励,测试标志点的加速度信号,系统地分析了间隙对动力学性能的影响。结果表明:小波变换能够较好地表征含间隙可展结构的时频特征信息,可以得到系统的频带以及各个频度衰减的速度和时间。实现了对航天可展结构动力学性能在时频域内的“精细”考察,将有助于提高航天器结构的分析与设计水平。     

基于势能守恒的微低重力模拟系统研究

为满足航天任务验证和航天员地面训练需求,研发了一种基于势能守恒原理的微低重力模拟装置,该装置结构简单、制造维护成本低、可模拟任意重力环境。本文以该微低重力模拟系统为研究对象,对重力补偿原理进行推导并导出弹簧刚度与系统构件惯性参数间关系;采用Lagrange第二类方程建立了系统的动力学模型,并基于MATLAB软件仿真验证了航天员经该微低重力模拟装置进行重力补偿后的静力学、动力学特性,此外针对航天员在月球表面跳跃的工况进行仿真分析。仿真结果表明,系统能很好的实现任意重力的静态补偿,较好的实现动态补偿,能很好满足航天员在月跳跃工况的训练。针对动态补偿存在微小偏差问题,提出了系统摩擦补偿和惯性补偿思路。     

复杂受力条件下重力式结构基底应力的实测研究

以大跨径悬索桥的锚碇工程为例,阐述了岩质地基上重力式结构的受力特点及其基底应力监测的意义和方法．根据132个应力测点在4a内的88次实测资料,分析重力式锚碇的传力机理．研究成果表明,在巨大上拔力和水平向拉力作用下,锚碇基底应力的变化过程是复杂的．在主缆力施加的初期,锚块后侧基底应力即呈下降趋势,而前侧则具有支点的作用,基底应力呈上升趋势,但随着主缆力的增大,锚块前侧的支点作用丧失．鞍部基底应力变化过程类似于锚块,但不同步．锚碇前侧水平向抗力几乎与基底摩阻力同时逐渐发挥,所以,虽然锚碇的抗滑稳定具有较大的安全储备,但锚碇前侧抗力体仍需承受较大的水平推力．     

大型柔性太阳电池翼模态参数计算

采用有限元方法建立了空间站太阳电池翼模态参数计算模型。针时柔性太阳电池翼的结构特点，提出了其有限元建模的关键技术问题，建立了柔性基板、连接刚度、太阳电池片、主展开桁架的有限元分析模型，并给出了某型号柔性太阳电池翼模态参数计算的数值结果。     

海洋结构物重量及重心位置精度控制研究

以数理统计学为基础,运用尺寸链原理.推导了大型复杂海洋结构物重量及重心位置的精度控制计算公式,并给出了设计阶段重心计算的简化公式.以该系列公式为基础,根据每月从车闻及各专业返回的零部件的重量重心真实值.精度管理者可以计算整个结构的重量重心及其误差.并判断误差是否满足公差要求.进而决定下一步建造中结构零部件的容许误差.因此运用该方法,精度管理者可直观地把握大型复杂海洋结构物的重量及重心位置随建造过程的变化情况.     

结构连接刚度损伤的识别方法

通过钢桁架结构系统在模拟连接损伤工况下的动力特性参数测试,基于实测数据分析了各类动力指纹参数对连接刚度损伤识别的效果,提出了一种基于频段相关系数的结构连接刚度损伤识别方法.通过破损方案对比验证了此损伤识别方法的有效性,并利用有限元模拟对该识别方法的适用范围加以探讨.研究结果显示:频段相关系数作为一种新的损伤识别指纹参数...     

Effects of contact guidance and gravity on L929 cell orientation

Contact guidance and external force field are two important factors that influence cell orientation. Microgroove-like patterns on PDMS substrates were fabricated using soft-lithography, and the effects of gravitational field direction relative to the pattern, on L929 cell orientation were investigated. The majority of cells were aligned along the grooves when gravity was parallel to the groove direction, because of contact guidance. When gravity was perpendicular to the groove direction, cell alignment decreased noticeably. Although contact guidance induced by the pattern played a dominant role in determining cell orientation, gravity also had an important influence when the field direction was perpendicular to the groove direction. No synergistic influence on cell alignment was observed when the field direction was parallel to the groove direction.