一种面向极端环境下超千米航天结构稳态构型的求解方法技术

本发明专利技术提出一种面向极端环境下超千米航天结构稳态构型的求解方法，不仅从精确变形的物理机理出发，而且其求解过程全部是闭合形式的，因此具有很高的计算效率和精度，有望为航天器的力学响应高效求解方法提供依据。本发明专利技术方法过程简单，先根据经典力学方法快速分析小变形梁的闭合解，并以此作为大变形闭合解的基础式；随后从梁结构大变形机理中分析小变形结构误差与参数之间的关系，通过拟合数值解的方法准确得到误差的解析表达式，进而能够快速得到稳态构型的闭式解，适用于边界条件的不断转换等复杂情况。换等复杂情况。换等复杂情况。

【技术实现步骤摘要】
一种面向极端环境下超千米航天结构稳态构型的求解方法


[0001]本专利技术属于航天工程领域，特别涉及一种面向极端环境下超千米航天结构稳态构型的求解方法。

技术介绍

[0002]普通的航天器结构系统包括航天器舱体、桁架基底、太阳能电池板以及空间机械臂等各种工作设备，是复杂的刚柔耦合系统；新一代的航天器结构在普通航天器基础上，将呈现轻质化、多模块化、超大型化的发展趋势，航天器的尺度量级甚至可达到千米级以上。超千米级航天器结构的出现，将极大提升人类执行空间任务、利用空间资源及探索宇宙的能力。
[0003]由于超千米级航天结构尺度量级大，具有较小的刚度及固有频率，其在轨运行期间容易在空间极端环境下出现较大幅度的变形效应，引起结构柔性附件的振动，对航天器姿态产生显著影响，轻则影响航天结构的性能，重则导致结构损坏。这里主要的空间极端荷载来自万有引力、太阳光压及热辐射等；对于超千米级航天器结构，其万有引力的量级远大于后者，成为主要空间极端荷载。目前的航天器一般采用重力梯度稳定的运行方式，即航天器在近地轨道上运行时，姿态俯仰角一直保持不变，此时中心舱体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向极端环境下超千米航天结构稳态构型的求解方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：定义超千米航天结构的刚体
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柔性梁力学模型；步骤2：基于小变形欧拉梁模型，在考虑重力梯度的载荷条件下，建立平衡方程并求出解析稳态构型；步骤3：计算刚体
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柔性航天器结构大变形假设下的数值稳态构型；步骤4：求解超千米航天结构随不同参数变化下、在小变形和大变形假设下的稳态构型误差，得到误差曲线；步骤5：对步骤4得到的误差曲线进行拟合，得到误差函数，最终得到修正后的大变形稳态构型y
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(x)＝y(x)+Δy(x)。2.如权利要求1所述的一种面向极端环境下超千米航天结构稳态构型的求解方法，其特征在于，所述步骤1中的模型，中梁代表超千米太阳能板，中心刚体质量块代表航天结构中心舱体，航天结构的总长度为L；以航天器中心舱体质心为原点，沿太阳能板长度方向和垂直方向为x和y轴建立坐标系；柔性梁在重力梯度q
n
作用下产生弯曲变形，(x,y)为航天器变形所在平面建立的局部坐标系，太阳能板与刚体间均固定连接。3.如权利要求1所述的一种面向极端环境下超千米航天结构稳态构型的求解方法，其特征在于，所述步骤2中，包括以下子步骤：步骤2.1：超千米航天器结构微元受到的合外力及重力梯度表示式：其中，dF
n
，dF
cen
，dF
gra
分别为结构微元段受到的横向外...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩飞，李文昊，邓子辰，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：