空间可展开三棱柱伸展臂设计与优化 |
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引用本文: | 高明星,刘荣强,李冰岩,郭宏伟,邓宗全.空间可展开三棱柱伸展臂设计与优化[J].机械工程学报,2020,56(15):129-137. |
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作者姓名: | 高明星 刘荣强 李冰岩 郭宏伟 邓宗全 |
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作者单位: | 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室 哈尔滨 150001 |
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摘 要: | 空间伸展臂作为空间折展机构中形式最丰富、研究最早、应用最广泛的一维空间折展机构,其主要作用是展开柔性太阳能帆板,支撑网状天线、合成孔径雷达、太空望远镜等。以三棱柱式伸展臂为研究对象,对伸展臂的展开方式和几何参数进行设计分析。基于几何非线性有限元理论,建立含空间桁架及预应力绳索的可展开伸展臂单元模型,然后建立含多可展开单元的大型伸展臂的几何非线性动力学模型。通过Matlab编程计算伸展臂的基频,得到影响伸展臂基频的关键因素,并以伸展臂的基频为优化目标,质量为约束条件,采用遗传算法对伸展臂进行优化设计。研制可展开三棱柱伸展臂样机,对伸展臂进行折展功能及参数优化设计验证试验。结果表明所设计的三棱柱伸展臂可顺利折展,所做的优化设计有效可行。通过该方法可以对特定任务需要的伸展臂进行优化设计,在满足约束条件的情况下,达到基频最高,对伸展臂的设计提供参考。
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关 键 词: | 三棱柱 伸展臂 非线性 参数优化 试验验证 |
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