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空间机构非线性问题的线性仿真技术研究

作　者: 贺帅
导　师: 刘宏伟
学　校: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 有限元多点约束单元间隙单元球铰支撑空间机械臂锁紧结构模态分析面型精度频响分析
分类号: V423
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

有限元分析作为一种数值计算方法在许多领域有着广泛的应用，特别是在航天领域。航天产品的生产属于单件生产，其研发成本很高，因此在产品设计阶段确保产品的设计合理非常重要，而有限元分析在验证产品设计的合理性方面有着很大优势，因此航天产品的设计往往离不开有限元的分析。对于结构复杂，零件较多的机械产品，零件之间的连接方式多种多样，零件在其连接处往往存在复杂的非线性关系。对于大模型往往采用线性有限元分析，模型中需要对连接处的非线性关系进行线性处理。非线性关系线性处理的的正确与否直接决定了整机有限元模型的正确性。因此本文通过对两类航天产品的有限元分析，介绍了常见非线性连接关系的线性处理的方法，对有限元线性分析有参考价值。本文的主要研究内容有：1）介绍了有限元分析中常见的非线性环节及传统的对这些非线性环节的非线性模拟或者线性化模拟的方法，并具体介绍了螺栓预紧力、球铰的建模方法和原理；2）了解了结构动力学中的相关知识，对三杆支撑结构的模态进行了仿真分析与理论推导，并将理论推导应用在三点球铰支撑反射镜的模态计算中；3）对双波段高分辨相机的球铰支撑反射镜进行了有限元建模与分析，采用MPC和Gap单元模拟球铰并对仿真分析结果进行了对比分析；4）介绍了机械臂各部分的建模思路并对整体模型进行了模态及正弦响应分析，参考机械臂的力学试验结果对机械臂模型进行了修正，详细介绍了模型修正的主要措施及其原因。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-19
  1.1 课题研究背景及意义  11
  1.2 典型非线性结构  11-13
  1.3 课题来源  13-14
  1.4 反射镜支撑  14-15
  1.5 空间机械臂  15-17
  1.6 本论文主要工作  17-18
  1.7 本章小结  18-19
第2章相关理论  19-41
  2.1 多点约束单元  19-20
  2.2 间隙单元  20-22
  2.3 模态分析  22-26
  2.4 反射镜面形  26-29
  2.5 理论应用  29-39
  2.6 本章小结  39-41
第3章球铰支撑反射镜仿真分析  41-51
  3.1 球铰支撑理论分析  41-43
  3.2 反射镜结构  43-44
  3.3 有限元建模  44-46
  3.4 模态分析  46-48
  3.5 面形分析  48-50
  3.6 本章小结  50-51
第4章空间机械臂仿真分析与试验  51-77
  4.1 空间机械臂结构  51-52
  4.2 空间机械臂仿真分析  52-60
  4.3 空间机械臂试验  60-66
  4.4 空间机械臂有限元模型修正  66-74
  4.5 本章小结  74-77
第5章总结  77-79
  5.1 结论  77-78
  5.2 研究展望  78-79
参考文献  79-82
在学期间学术成果情况  82-83
指导教师及作者简介  83-84
致谢  84

空间机构非线性问题的线性仿真技术研究

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