张拉整体式伸展臂结构设计与刚度分析

作     者：张静 郭凯 郭宏伟 刘荣强 寇子明 ZHANG Jing;GUO Kai;GUO Hongwei;LIU Rongqiang;KOU Ziming

作者机构：燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 河北省轻质结构装备设计与制备工艺技术创新中心秦皇岛066004 太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150006 

基　　金：国家自然科学基金(51835002) 国家重点研发计划(2018YFB1307900) 山西省研究生教育创新项目(2022Y212) 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2023年第44卷第24期

页      码：98-111页

摘      要：为了满足航天工程对空间伸展臂的需求,利用张拉整体结构轻质、刚度可调、稳定性好以及易于折展的特性设计了2种空间伸展臂。首先基于基结构法与混合整数线性规划法对张拉整体式伸展臂结构单元拓扑找形,得到多种单元构型。随后依据改进型麦克斯韦尔准则,利用结构平衡矩阵奇异值分解法完成各单元构型的稳定性判定和刚度比较,优选得到2种单元构型,并结合模块化设计思想,分别轴向拓扑得到2种张拉整体式伸展臂。最后分别建立张拉整体式伸展臂的有限元模型,分析探讨了索构件预应力水平、约束方式以及构件横截面积等因素对伸展臂弯曲刚度的影响以及不同情形下2种伸展臂的刚度大小关系。该研究结果提供了张拉整体式空间伸展臂的选取方案,并对提高伸展臂承载能力提供了一定的理论支持。

主 题 词：张拉整体 伸展臂 基结构 拓扑找形 稳定性 刚度 

学科分类：08[工学] 0825[工学-环境科学与工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.7527/S1000-6893.2023.28584

馆 藏 号：203125422...