摘要：Additive Manufacturing(AM) processing has attracted wide attention due to its advantages, e.g., rapid prototyping and free design. In aeronautic and astronautic engineering, it is especially attractive to apply AM processing, especially Selective Laser Melting(SLM), into primary structures that always occupy most of the whole mass of aircraft or spacecraft. In this paper, an innovative lattice sandwich structure that is suitable to be manufactured with SLM is adopted to design the typical cylinder under axial compression. Firstly, the mechanical properties of pyramidal lattice are investigated, and the bearing capacity of the lattice sandwich cylinder is given analytically for each failure mode. Secondly, a composite cylinder is re-designed in the form of lattice sandwich structure, which sizes are ultimately obtained through optimization. Finally, finite element model of the innovative cylinder is established and several kinds of imperfection are introduced to simulate the defects caused by SLM. Numerical result shows that the lattice sandwich design can obviously enhance the bearing capacity of cylindrical shell even though the original one is designed with composite material. In other words, SLM has great potential in improving the primary structure of spacecraft in the future.

摘要：为满足复合材料自动铺缠成型过程中预浸带换料续接对效率及可靠性的要求,首先,根据流变学原理及Gutowski铺放贴合分析方法建立了热压接模型;然后,应用幂律模型建立了树脂流体在平行板挤压下的控制方程;最后,分析了静态续接状态和动态续接状态下续接强度与续接压力、树脂黏度、续接温度、续接时间(或续接速度)和续接长度的关系,并设计了静态和动态热压接机构。结果表明:随续接压力、续接温度、续接时间和续接长度的提升,预浸带的续接强度提高。所得结论可帮助设计满足快速、稳定及可靠等要求的续接机构,为预浸带快速热压接系统的开发奠定了理论与设计基础。

摘要：概述空间碎片的严峻形势和碎片减缓领域未来趋势,梳理国内外小卫星星座计划,介绍卫星离轨规范问题最新进展;提出空间增阻薄膜结构技术因成本低、技术成熟度高,对不同规格低轨道类航天器具有很好适用性,最易于推广应用于空间碎片减缓;对空间增阻薄膜结构技术国内外发展现状进行梳理,并提出空间增阻薄膜结构主要关键技术,对增阻薄膜结构构型设计技术、长寿命材料技术、折叠展开技术和低成本设计技术等进行分析。分析表明,未来星座计划迅速发展将进一步加剧空间碎片严峻形势;现有的碎片减缓规则不能满足要求,新的规则将很快推出,对增阻离轨薄膜结构技术提出了迫切需求;目前空间增阻薄膜结构的主要关键技术都取得了突破,并已完成搭载验证,具备用于卫星离轨的条件。

摘要：简要回顾了国内外空间机器人的应用需求、结构性能和未来发展,提出空间机器人面临的科学问题和关键技术.空间机器人可分为机械臂系统、带陪护功能的机器人和检测服务机器人,特别关注基于范德华力机制,有望实现微重力下在空间站表面实现仿生壁虎机器人及干黏附的进展和关键技术.机械臂系统应特别关注满足高刚度结构轻量化需求的新材料、新设计和新制造技术、机械臂-作业对象-空间站多体系统动力学、真空-微重力-高低温-宇宙辐射特殊环境下机械臂运动系统的润滑技术等问题.带陪护功能的机器人需要研究在密闭、狭小、失重环境下,航天员生理、心理和行为的变化规律及其机器人构型、陪护效果和辅助作业的要求和解决方案,研究陪护需要的高级人工智能技术,从语音识别、表情识别到自然语义理解等交叉学科的问题.检测维护机器人的关键是发展高低温、空间辐射、真空及微重力下实现固体间的稳定接触技术、干黏附微纳米有序刚毛阵列的制造技术和基于干黏附的机器人设计和运动规划技术.

摘要：从太空制造角度出发,设计了一种碳纤维/聚醚醚酮(PEEK)预浸复合板料拉拔连续制管工艺.综合考虑了预浸复合板料的供料放卷过程、冲压、拉拔成形工步和超声焊接工序,并创造性的提出了卷曲拉挤成型方式.利用Johnson-Cook和Holzapfel-Gasser-Ogden模型构建了一种以PEEK为基体,以碳纤维编织布为增强体相互叠加的材料模型,通过实验数据确定材料参数.采用商业软件ABAQUS对各工序分步进行了地面条件下的有限元数值模拟,分析了预浸复合材料板材在供料放卷、冲压拉拔成形过程中的应力分布,并采用蔡-希尔最大变形能理论证明了本文设计的放卷模具和卷曲成形模具可以进行连续制管.在焊接过程中,分析了预浸料基体PEEK在焊接区域产生的Mises应力分布,证明了超声波焊接方案对管材表面质量的影响较小.模拟结果表明,所设计的连续拉拔制管工艺能够快速有效地生产出表面良好的管材.仿真结果可为后续复合材料在轨拉拔连续制管的工艺设计和制造提供借鉴.

摘要：针对空间可展薄膜阵面天线的透镜式薄壁复合材料缠绕肋收展过程,应用ABAQUS软件,采用S4R复合材料单元建立精细有限元模型,利用显式动力法先实现了拉扁模拟分析,然后实现缠绕数值模拟分析.对缠绕肋拉扁拉伸力、应力、变形特征,以及缠绕过程变形、应力和缠绕速度等缠绕行为参数影响研究.对空间薄膜阵面天线支撑缠绕肋、拉扁和缠绕机构设计具有参考价值.

摘要：索网结构具有尺寸大、质量轻、可展开等特点,已应用于大型空间展开天线等结构中.本文开展了基于变换方法的索网结构波传播控制研究.首先将索网均匀化为等效薄膜,建立了可描述索网结构波传播规律的均匀化等效波动方程.等效波动方程的形式与薄膜波动方程的形式相同,等效质量和刚度由网格构型、几何参数和材料参数决定.对于张紧力均匀分布的正三角形、正方形和正六边形网格,等效质量和刚度均为各向同性.根据该波动方程,利用坐标变换方法给出预定波传播方式下所需的材料参数空间分布.将所得连续材料参数分布离散化,设计相应的索网微结构,从而实现索网中可控的波传播形式.基于压缩变换、白洞变换和鱼眼透镜等功能化设计,数值验证了方法的有效性.本文所提出的索网结构的变换方法,为大型空间索网结构的振动控制提供了一定的理论指导.

摘要：盘绕式空间伸展臂连续纵杆在收展过程中受力和变形复杂。为研究纵杆的弯曲行为,研制了大变形大转角纯弯曲试验机构,机构通过加载小车转动和平移对试件施加纯弯矩。利用研制的试验装置,对玻璃纤维增强复合材料纵杆试件进行试验。试验测得了纵杆的载荷-位移曲线,然后计算得到弯矩-曲率关系及变形的几何限制、弯曲刚度。本文研究对盘绕式空间伸展臂的设计具有参考价值。

摘要：空间薄壁CFRP豆荚杆工作时处于悬臂状态,为掌握其悬臂受力性能,分别以截面2个对称轴为中性轴对豆荚杆悬臂梁进行末端加载试验,得到了屈曲荷载及屈曲特性.利用ABAQUS进行线性特征值屈曲分析,并引入特征值屈曲模态作为初始几何缺陷进行非线性屈曲模拟,得到豆荚杆悬臂梁屈曲临界载荷及非线性屈曲特性.与试验结果进行对比分析表明:初始几何缺陷对豆荚杆悬臂梁屈曲临界载荷影响显著,给理想豆荚杆植入适当的初始几何缺陷可有效模拟实际豆荚杆屈曲.基于试验和模拟分析,进一步对豆荚杆壁厚、铺层和杆件长细比进行参数分析,得到各参数对豆荚杆悬臂梁屈曲临界载荷的影响,对悬臂薄壁CFRP豆荚杆的设计和应用具有重要参考价值.

摘要：相对于传统的航天器平面刚性天线结构,柔性可展薄膜结构因其质量轻、收拢体积小等优点成为大型天线的重要发展方向,特别是在天基合成孔径雷达(SAR)天线高分辨率对地观测技术领域具有广阔的应用前景.为掌握其在轨结构动力学特性,基于温度-结构预应力导入方法建立了大型空间可展薄膜结构的动力学模型,分析了可展薄膜结构的动力学性能参数,同时基于建立的动力学模型开展了可展薄膜结构的优化设计研究,得到主要设计参数对可展薄膜结构动力学性能参数的影响权重,为其工程化实施奠定了理论研究基础.