摘要：针对航天员出舱过程所用安全绳锁挂频繁的问题,进行了安全高效的航天员出舱牵引系统构型设计,可作为太空行走的辅助导向装置。基于材料结构弹塑性力学方程与含应变耦合项的热传导方程,推导结构热力响应可计算数学模型,利用Newmark方法以及Crank-Nicolson数值格式分别对热弹性方程和热传导方程进行时间域上的离散,构造金属结构响应无条件稳定隐式有限元格式,搭建了温度场与位移场相互影响热力耦合有限元算法(FEM)性能评估软件系统,以此对牵引系统的导轨进行热力耦合数值计算,得到在太阳辐射外热流载荷作用下具有较强抗变形能力的结论。计算了航天员采用牵引系统出舱时对导轨产生的拉力,并借助ANSYS Workbench对导轨进行静力学求解,验证了该牵引系统具备结构强度可靠性,可为空间站建设舱外作业平台提供重要理论分析依据与设计参考。

摘要：某大型6自由度固面天线反射面在展开过程中存在自由摆动的问题,为减小主动控制的难度,需合理设计各关节处的动力,即扭簧的扭矩大小。针对该动力学问题,采用Lagrange第2类方程进行动力学模型推导,从1自由度递推至n自由度,利用Matlab对模型进行数值求解,研究6自由度情形下扭簧扭矩与展开过程的关系,并使用Adams进行辅助验证。通过动力学模型的计算,获得了一组合理的扭簧扭矩初值,在没有外力约束下,可以使得各个反射面能以相互协调的速度与规定的趋势进行展开。结果表明,该研究方法可获得特定条件下扭簧扭矩的控制方案,降低天线反射面展开过程中主动控制的难度。