摘要：带状弹簧的应用中,峰值力矩是一项重要的设计指标。基于Calladine对于圆管峰值力矩的预测模型,建立了带状弹簧反向弯曲时的应变能与弯矩解析模型,对带状弹簧的峰值力矩进行了预测。将带状弹簧弯曲分为截面扁平化和纵向弯曲两个阶段,截面扁平化过程中,将截面变形量用多项式表示,并根据最小势能原理求解多项式的系数,从而推导出弯矩表达式,求得峰值力矩。用ABAQUS软件建立带状弹簧反向弯曲的有限元模型,并将数值分析结果与理论模型计算结果进行比较,验证了理论模型的准确性。利用理论模型进行参数分析,考察了带状弹簧截面半径、圆心角和厚度对峰值力矩与Mises应力的影响规律。

摘要：针对空间展开机构轻量化、小型化、简单化等的发展需求,通过理论分析实例设计了碳纤维带状弹簧,并结合有限元模拟及实验对其屈曲特性进行了研究。首先,根据薄壳弯曲理论推导了各向异性材料下碳纤维带状弹簧的弯矩计算公式,并分析了影响其屈曲特性的敏感参数;然后,针对工程需要进行了单根碳纤维带状弹簧的实例设计,并建立了其有限元分析模型,得出了其弯矩-转角曲线;最后,加工出了碳纤维带状弹簧实物并对其屈曲过程进行了实验研究。结果表明:实验测得的该碳纤维带状弹簧的临界弯矩值为1 237.6Nmm,与理论分析及有限元模拟结果符合的较好,最大误差为8.7%,验证了理论分析及有限元模拟的准确性及一致性,为之后碳纤维带状弹簧的设计及应用提供了理论依据及技术支持。

摘要：为了充分减小空间望远镜发射的质量和体积,适应微小卫星的运载需求,针对某光学系统设计了一种基于带状弹簧的新型空间望远镜自展开机构。首先,根据理论分析确定了所用带状弹簧的几何尺寸,并针对某空间光学系统设计了一种基于带状弹簧的新型展开机构;其次,建立了该展开机构的有限元模型并分析了其展开后的特性;最后,搭建了原理样机并对其进行了实验研究。实验结果表明:该展开机构展开后的高度为500 mm,展开后的重复精度误差小于0.1 mm,偏心小于0.1 mm,且展开后的一阶自然频率为35.5 Hz,与有限元分析出的结果相符,其误差为5.3%,能够满足空间望远镜展开机构的结构简单、质量轻、稳定可靠、精度高等要求。

摘要：针对传统铰链结构复杂、锁紧力小及展开基频较低的问题,为提高太阳帆板性能,利用带状弹簧的壳体屈曲性能,设计了易加工装配的简单铰链,具有质量轻、展开可靠、自动锁定及锁定力大等诸多优点。使用有限元软件分析了带状弹簧及铰链的力学特性,并进行了帆板展开动力学仿真,重点研究了太阳帆板结构基频,并推导了厚度和弯曲刚度对基频的影响关系。仿真结果表明,所设计的带状弹簧铰链用于帆板展开,满足系统对展开时间和展开基频的要求且基频优于传统铰链,可为航天器帆板展开机构设计提供参考。

摘要：提出了一种轻质、展开顺畅、收纳比高且不需要额外驱动动力的新型自展开薄膜遮阳结构。利用4根等长的带状弹簧驱动叶内环绕折叠的聚酰亚胺薄膜,并计算了收纳比。为了防止薄膜在展开过程中出现钩挂和破损的问题,对薄膜展开的轨迹、薄膜的应力分布以及带状弹簧骨架的模态分布进行了有限元仿真,并制作了测试样机以验证设计的可行性。结果显示,利用带状弹簧驱动薄膜展开,展开过程顺利,带状弹簧展开时的冲击不会造成薄膜损伤,薄膜折痕处的最大应力约为42.3 MPa,低于材料的许用应力,且收纳比达到了69.4。

摘要：针对发射微小卫星平台的空间望远镜支架结构优化设计问题,设计了一种基于带状弹簧的自展开薄膜主镜支架机构。上述机构支撑薄膜光子筛,保证薄膜主镜的平面度。为保证机构顺利展开,需合理选择动力元件带状弹簧,通过应变能原理与有限元分析选择带状弹簧的向心角为120°和厚度为O.24mm。对薄膜主镜进行静力学分析,面外变形量最大为3.26μm,可以使光程差小于λ/10,满足精度要求。最后,对展开后的机构进行模态分析,得到机构基频为17.312Hz,满足结构动态刚度要求。以上结果表明,为自展开机构的设计方案提供了合理依据。