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
在
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;
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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