【技术实现步骤摘要】
一种单侧人型杆缠绕过程有限元仿真分析方法
本专利技术属于航空航天领域，具体涉及一种单侧人型杆缠绕过程有限元仿真分析方法，人型杆是人型截面超弹性杆简称，适用于对机械系统进行动力学的有限元仿真分析。
技术介绍
空间可展开结构采用高比强度、高比刚度、高几何稳定性的宇航材料，它在发射过程中处于折叠收拢状态，固定在运载工具有效载荷舱内，体积最小，待发射入轨后逐渐展开，成为一个大型复杂的宇航结构物，锁定并保持为工作状态。当航天器要自动返回或被回收时，则机构可先行折叠收拢，然后自动返回或被载人飞船回收。当前世界上在宇航空间可展机构领域里面的超弹性杆是指能够在5％弹性应变范围内多次实现大于180°变形的薄壁结构，主要应用于大型空间可展天线和太阳帆的支撑背架、探测臂等。利用超弹性杆的大挠度变形特性完成缠绕，实现薄膜天线的高展收比收拢；利用释放超弹性杆弯曲所存储的弹性势能，实现薄膜天线的自驱动展开。在保证任务需求的型面精度和口径下，具有收拢比大、便于控制的优点，其主要采用的种类是圆形、豆荚形和人型，人型杆具有截面方向可变形的特性，被拉扁或压扁后可容易实现人型杆的卷曲缠绕收藏；当截面恢...
【技术保护点】
1.一种单侧人型杆缠绕过程有限元仿真分析方法，人型杆通过一种带有径向预紧的人型杆单侧动机构运作过程：人型杆初始状态是完全展开的，通过第一压扁轮(1)和第二压扁轮(2)的压平，可以紧密的卷曲缠绕到滚筒(3)之上；电机(4)同时驱动滚筒转动和齿条的移动，存储在滚筒上的人型杆(5)随着滚筒的转动开始向外伸展，依次通过两个压扁轮即第一压扁轮(1)和第二压扁轮(2)和夹头(7)部分，当人型杆展开到预定位置时，齿条触发触发器(8)，触发器旋转一定的角度后与摇臂(9)分离，此时释放了凸轮(10)的锁定限位，凸轮转动，弹簧(11)释放预紧力，推杆(6)在弹簧预紧力的作用下向下移动，实现径向...
【技术特征摘要】
1.一种单侧人型杆缠绕过程有限元仿真分析方法，人型杆通过一种带有径向预紧的人型杆单侧动机构运作过程：人型杆初始状态是完全展开的，通过第一压扁轮(1)和第二压扁轮(2)的压平，可以紧密的卷曲缠绕到滚筒(3)之上；电机(4)同时驱动滚筒转动和齿条的移动，存储在滚筒上的人型杆(5)随着滚筒的转动开始向外伸展，依次通过两个压扁轮即第一压扁轮(1)和第二压扁轮(2)和夹头(7)部分，当人型杆展开到预定位置时，齿条触发触发器(8)，触发器旋转一定的角度后与摇臂(9)分离，此时释放了凸轮(10)的锁定限位，凸轮转动，弹簧(11)释放预紧力，推杆(6)在弹簧预紧力的作用下向下移动，实现径向预紧机构对人型杆的夹紧，其特征在于，包括以下步骤：(1)简化模型：在整个模型中，分别创建以下部件：第一压扁轮部件(14)、第二压扁轮部件(15)、滚筒部件(16)、导向轮部件(17)、人型杆部件一(12)、人型杆部件二(13)和模拟人型杆部件一(12)、人型杆部件二(13)在缠绕过程中的相互作用的粘接段(18)；(2)确定分析步：①压扁：对人型杆上、下面分别施加载荷，使其完全压扁；②端部压紧：滚筒锁定人型杆；③缠绕：滚筒带动人型杆匀速转动且人型杆通过第一压扁轮和第二压扁轮完全压扁，经由导向轮逐渐缠绕卷进；(3)设置各部件连接关系：第一压扁轮和第二压扁轮与Y轴平行，考虑到人型杆自身存在的厚度以及防止压扁时产生应力集中，两压扁轮之间在X方向相距1.9mm；人型杆部件一与人型杆部件二通过粘接段紧密连接在一起，直杆部分在两压扁轮之间；滚筒的位置与人型杆完全压扁后的起始端相切，且位于X轴正方向；导向轮圆心位置是以滚筒圆心沿Z轴负方向偏移5mm处；①在压扁分析步中，人型杆弯曲部分上、下内表面建立接触，力学约束公式是罚接触方法，采用有限滑移的方法进行运动并一直作用于固定和缠绕分析步；②在端部压紧分析步中，离滚筒较近的人型杆外侧与滚筒外侧建立接触并一直作用于缠绕分析步中；③在缠绕分析步中，人型杆上、下两侧的外表面分别与第一、二压扁轮的外表面接触，采用运动接触方法进行分析；④滚筒、导向轮、第一压扁轮和第二压扁轮均采用刚体约束，定义刚体参考点时均选择质心，质心位置可以在部件模块中通过查询功能得到部件体积、形心坐标和惯性矩结果；刚体表面的运动完全取决于控制点的运动，滚筒、导向轮、压扁轮作为接触面的主面；人型杆上、下部两端水平段分别与粘接段采用绑定约束，让两个面连接在一起不再分开，用来模拟上、下人型杆之间粘接胶粘合作用，在分析过程中不需再考虑从面节点自由度，也不需判断从面节点的接触状态，会大大缩短计算时间；⑤...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨慧，刘恋，陆凤帅，刘永斌，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34
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