新型太陽帆結(jié)構(gòu)動力學(xué)有限元仿真分析.pdf

1、太陽帆航天器是通過太陽光壓來實現(xiàn)推進太空航行的新型航天器。在太陽系內(nèi)，太陽光可以為太陽帆提供源源不斷的動力;在太陽系外其它恒星的光也能推動其前進，因此太陽帆的飛行動力幾乎是不枯竭的。在不斷的推力作用下，太陽帆可以一直加速，并且理論上速度最大可以達到6000km/s，飛出太陽系進行深空探測是它的最終目的。
　　 為使太陽帆攔截更多的光子并得到更大的加速度，太陽帆航天器的關(guān)鍵在于結(jié)構(gòu)輕、薄和大。若要把質(zhì)量為0.5噸的航天器在一年內(nèi)送

2、到火星，那么太陽帆直徑需要達到300m。對于這樣超大超輕超薄的航天器，極易在微小激勵作用下發(fā)生震動，而航天史上曾有多次因航天器大型的帆板或是天線因震動而導(dǎo)致太空任務(wù)失敗的案列。因此，對太陽帆這樣大型的薄膜結(jié)構(gòu)進行動態(tài)響應(yīng)實驗室來對其結(jié)構(gòu)的振動特性進行了解和抑制是非常必要的。但現(xiàn)在還沒有這樣大的實驗室能模擬真實太空環(huán)境并進行實驗，因此，仿真分析就成為太陽帆航天器動力特性實驗的主要工具。
　　 本文采用ANSYS有限元軟件對中國科學(xué)

3、技術(shù)大學(xué)太陽帆小組設(shè)計的太陽帆進行了動力學(xué)分析，主要分為多階梯變截面支撐桿、無光壓太陽帆和垂直光壓的太陽帆的動力學(xué)分析，每一個結(jié)構(gòu)狀態(tài)都包括模態(tài)分析，諧響應(yīng)分析和瞬態(tài)分析三個小部分。
　　 本文首先就該太陽帆航天器的細長變截面支撐桿進行了動力學(xué)分析，在得到其固有頻率和振型以外，還模擬了支撐桿在展開鎖緊過程中的動態(tài)響應(yīng)，以及在隨時間變化的外力激勵下的振動衰減情況。
　　 然后文章就太陽帆在平行于光壓和垂直于光壓兩種姿態(tài)下的