剛-柔-熱耦合多體系統(tǒng)動力學研究.pdf

1、考慮熱效應(yīng)的剛-柔-熱耦合的動力學問題具有一定的工程應(yīng)用背景。在機械制造、航空、航天等眾多領(lǐng)域中。在瞬時熱載荷的作用下，柔性部件會產(chǎn)生熱變形，由于姿態(tài)運動和變形的相互耦合作用，熱變形還會對姿態(tài)運動產(chǎn)生影響。此外，在熱載荷作用下，熱變形和姿態(tài)角的改變對溫度場輻射角的影響也不可忽略，必須同時考慮剛體運動、彈性變形和溫度場的耦合，因此，考慮熱效應(yīng)的剛-柔-熱耦合動力學問題越來越受到工程界的重視，建立精確的有限元模型對于柔性體的剛?cè)狁詈蟿恿W理

2、論的發(fā)展和工程實際問題的解決具有重要意義。本文研究柔性多體系統(tǒng)剛-柔-熱耦合動力學特性。以三種航天器為研究對象，基于柔性多體系統(tǒng)動力學理論，考慮了柔性附件彈性變形和姿態(tài)角的改變引起的熱輻射邊界條件的變化，建立了中心剛體和柔性附件多體系統(tǒng)的剛-柔-熱耦合的動力學方程。通過對熱載荷作用下航天器多體系統(tǒng)的數(shù)值仿真研究了各特征參數(shù)對于柔性多體系統(tǒng)動力學特性的影響，揭示了引起熱顫振和熱失穩(wěn)的根本原因。
　　第一章對剛-柔耦合動力學和熱耦合動

3、力學的前人工作進行總結(jié)，提出了本論文的研究目標。
　　第二章對哈勃天文望遠鏡的多體系統(tǒng)的剛-柔-熱耦合特性進行研究?；谌嵝远囿w系統(tǒng)動力學理論，考慮了柔性附件彈性變形引起的熱輻射邊界條件的變化，建立了中心剛體和太陽能毯柔性附件多體系統(tǒng)的剛-柔-熱耦合的動力學方程。通過對熱載荷作用下哈勃天文望遠鏡多體系統(tǒng)的數(shù)值仿真研究了各特征參數(shù)對于柔性附件熱顫振的影響。
　　第三章對衛(wèi)星和太陽帆板多體系統(tǒng)的剛-柔-熱耦合動力學進行研究。考慮

4、熱輻射強度與衛(wèi)星姿態(tài)角和帆板角變形的耦合關(guān)系，建立了熱傳導變分方程，用虛功原理建立了衛(wèi)星和太陽帆板的動力學變分方程，用有限單元法離散，建立剛-柔-熱耦合的多體系統(tǒng)的動力學方程。通過熱載荷作用下衛(wèi)星-帆板多體系統(tǒng)的數(shù)值仿真研究剛-柔-熱耦合特性，揭示了熱顫振和高速轉(zhuǎn)動時系統(tǒng)失穩(wěn)的根本原因。
　　第四章對熱輻射作用下旋轉(zhuǎn)航天器和柔性天線的剛-柔-熱耦合動力學性質(zhì)進行研究。在建立剛-柔-熱耦合動力學模型的基礎(chǔ)上，綜合研究熱輻射角、阻尼系