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复杂柔性结构全局模态方法及其在空间组合结构中的应用

发布时间:2025-06-27 05:54
  随着国民经济的需要,柔性结构的尺寸日益增大、结构重量越来越轻。诸如,在航天领域,为了得到可持续的能源,现代航天器往往安装有大型太阳翼。太阳翼的弹性振动不可避免地与航天器主体平台的运动相互耦合。这种耦合效应随着太阳翼尺寸的增大显著增强。此时,单个太阳翼的模态(假设模态)并不能准确反映其在系统中的弹性振动。这导致采用假设模态离散得到的动力学模型,在准确性上可能会存在一定的不足。因此,发展能获取反映系统真实弹性振动的全局模态的解析方法,将其应用在组合柔性结构的动力学建模,并此基础上深入开展其振动控制和非线性动态响应的研究,具有一定的理论意义和工程价值。本文以复杂柔性结构为研究对象,提出了获取系统全局模态的一般性解析方法,将其应用在空间组合梁的动力学建模,得到了系统动力学模型。以此为基础,本文从固有特性、动力学响应以及振动控制等方面进行了相关研究。主要研究内容如下:针对复杂柔性结构,提出了能获取系统全局模态的一般性解析方法。基于浮动坐标系位形描述方式的不同,分别在笛卡尔坐标和拉格朗日坐标下,给出基于全局模态建立系统模态方程的策略和步骤。在笛卡尔坐标下,采用牛顿–欧拉法或哈密尔顿原理建立系统的运动...

【文章页数】:141 页

【学位级别】:博士

【部分图文】:

图1-1国际空间站的机械臂(Canadarm)

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图1-2(a)加拿大“ANIK-F2”通信卫星;(b)美国“Milstar”军事卫星Fig.1-2(a)Canada"ANIK-F2"satellite;(b)U.S."Milstar"satellite

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幽么蟮摹癆NIK-F2”通信卫星安装有超大型的太阳翼(见图1-2(a)),双翼展开时达到了47.9m,为卫星平台上的通信仪器设备提供能源,保证了数字通信业务的高速运转[2]。此外,为了提高航天器的功能,由洛克希德·马丁公司和波音公司联合研制的美国“Milstar”军事卫星平台采....


图1-3等效弹簧阻尼模型

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目前普遍采用的做法是将其等效为弹簧阻尼系统,也就是将接触力等效为弹簧与阻尼并联的模型,如图1-3所示。利用弹簧模拟接触的弹性变形,阻尼器模拟接触过程中的能量损失。因此,法向接触力nF是由产生局部变形的弹性力eF和消耗能量的阻尼力项cF组成,即.necF=F+F(....


图2-1基于笛卡尔坐标的运动描述Fig.2-1MotiondescriptionbasedonDescartescoordinates

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图2-1基于笛卡尔坐标的运动描述.2-1MotiondescriptionbasedonDescartescoord动方程和变形体组成的复杂柔性结构中,为了叙



本文编号:4053915

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