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集中器天线
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五米充气薄膜的结构建模

与刚性支撑/集中器天线

Kurt B. Smalley一世

机械工程系

克拉克森大学

波茨坦,NY

米迦勒L.补锅匠_:

结构动力学和荷载组/ ed21

结构、力学和热学系

美国宇航局/马歇尔太空飞行中心

hlrltsville,铝35812

摘要

一个非动态表征固化薄膜

充气天线/太阳能聚光器结构

固化复合材料支撑的详细描述。一

二步有限元建模方法

NASTRAN是利用,包括(!)一个非线性

用于获得更新的静态加压过程

刚度矩阵,(2)模态“再启动”特征解

使用修改后的刚度矩阵。

在这个大的模型中遇到的独特的问题

5米轻型充气的确定,包括

非线性增压解。有人发现

极薄的聚酰亚胺薄膜材料(001英寸或1密耳)

在融合中出现了巨大的问题。

施加内部压力载荷时的溶液。这是

得出膜厚与其它膜厚之比的结论

几何尺寸,如圆环截面和

环的直径和透镜的直径是关键。

增压过程的收敛参数。

频率有限元预测方法的比较

与实验结果显示的模式形状

考虑到复杂性的合理协议

结构,薄膜与空气的相互作用和非线性

薄膜材料性能。也有人得出结论说

应采用不同的有限元进行分析。

代码,以确定是否更健壮稳定的解决方案可以

得到。

引言和背景

充气结构一直是更新的主题。

近年来对空间应用的兴趣,例如

通信天线,太阳能热推进,以及

机械工程的学生

:_aerospace技师,结构

副研究员AIAA

动力学;

美国航空学会的版权2001

航天公司在美国没有版权。

标题17下的国家,美国法典。美国政府有一个

行使版权所有权利的免版税许可证

此处声称用于政府目的。所有其他的权利

由版权所有人保留。

太空太阳能(图)。1-2)。主要优点

在太空中使用充气结构是他们的极限。

重量。明显的第二个优势是在轨道上。

在推出的可部署性和随后的节省空间

配置。最近的技术演示飞行

充气结构是充气式天线。

实验(IAE),部署在轨道从

航天飞机。虽然遇到困难

通货膨胀/部署阶段,这次飞行是成功的。

总的来说,提供了宝贵的使用经验。

结构(参考文献1)。

太阳轨道转移飞行器(任务),讨论

文献2和太阳能热上一阶段(STU),

文献中所述。3-5种可能的技术

太阳能热推进演示飞行。这个

太阳能热推进的基本概念是利用

阳光或太阳能作为加热工作的一种手段

液体(推进剂)以增加特定的推力

冲动.如参考文献6所述,推力是由

通过喷嘴扩大加热的推进剂。不

燃烧发生,推力水平较低。这

原因主要是太阳能热推进系统。

适用于轨道运输车辆。发动机系统

设想的STU的目的是利用氢

推进剂产生推力水平约2磅。二

可以使用充气抛物面收集器。

旋转和gymballed聚焦阳光进入

吸收器腔(图1,从参考文献5)。收藏家

从上层舞台分离后会膨胀。

运载火箭。

许多研究人员考虑使用

空间应用的充气结构。也许

最早的是弗雷·奥托(参考文献7),他在1962发表

结构用膨胀管框架的设想

作为轨道平台。最近提出的申请

涉及使用充气梁段来代替。

航天飞机遥控机械手的实心段

从而减少了人工神经网络的存储空间和惯性。

(参考文献8)。

关于充气结构静力分析的几篇论文

已经编写了钢瓶,描述了不同的技术。

如线性壳理论和非线性变分法

方法(参)。9-17),但是很少的工作已完成

近年来充气结构的动力学研究。在

1988伦纳德(参考文献18)指出弹性梁弯曲。

模式可用于逼近较低阶。

充气梁的频率。主等人。写的很

1995页纸

 
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