剛-柔-熱耦合多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、考慮熱效應(yīng)的剛-柔-熱耦合的動(dòng)力學(xué)問題具有一定的工程應(yīng)用背景。在機(jī)械制造、航空、航天等眾多領(lǐng)域中。在瞬時(shí)熱載荷的作用下，柔性部件會(huì)產(chǎn)生熱變形，由于姿態(tài)運(yùn)動(dòng)和變形的相互耦合作用，熱變形還會(huì)對(duì)姿態(tài)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響。此外，在熱載荷作用下，熱變形和姿態(tài)角的改變對(duì)溫度場(chǎng)輻射角的影響也不可忽略，必須同時(shí)考慮剛體運(yùn)動(dòng)、彈性變形和溫度場(chǎng)的耦合，因此，考慮熱效應(yīng)的剛-柔-熱耦合動(dòng)力學(xué)問題越來越受到工程界的重視，建立精確的有限元模型對(duì)于柔性體的剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)理

2、論的發(fā)展和工程實(shí)際問題的解決具有重要意義。本文研究柔性多體系統(tǒng)剛-柔-熱耦合動(dòng)力學(xué)特性。以三種航天器為研究對(duì)象，基于柔性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論，考慮了柔性附件彈性變形和姿態(tài)角的改變引起的熱輻射邊界條件的變化，建立了中心剛體和柔性附件多體系統(tǒng)的剛-柔-熱耦合的動(dòng)力學(xué)方程。通過對(duì)熱載荷作用下航天器多體系統(tǒng)的數(shù)值仿真研究了各特征參數(shù)對(duì)于柔性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的影響，揭示了引起熱顫振和熱失穩(wěn)的根本原因。
　　第一章對(duì)剛-柔耦合動(dòng)力學(xué)和熱耦合動(dòng)

3、力學(xué)的前人工作進(jìn)行總結(jié)，提出了本論文的研究目標(biāo)。
　　第二章對(duì)哈勃天文望遠(yuǎn)鏡的多體系統(tǒng)的剛-柔-熱耦合特性進(jìn)行研究?；谌嵝远囿w系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論，考慮了柔性附件彈性變形引起的熱輻射邊界條件的變化，建立了中心剛體和太陽能毯柔性附件多體系統(tǒng)的剛-柔-熱耦合的動(dòng)力學(xué)方程。通過對(duì)熱載荷作用下哈勃天文望遠(yuǎn)鏡多體系統(tǒng)的數(shù)值仿真研究了各特征參數(shù)對(duì)于柔性附件熱顫振的影響。
　　第三章對(duì)衛(wèi)星和太陽帆板多體系統(tǒng)的剛-柔-熱耦合動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究。考慮

4、熱輻射強(qiáng)度與衛(wèi)星姿態(tài)角和帆板角變形的耦合關(guān)系，建立了熱傳導(dǎo)變分方程，用虛功原理建立了衛(wèi)星和太陽帆板的動(dòng)力學(xué)變分方程，用有限單元法離散，建立剛-柔-熱耦合的多體系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程。通過熱載荷作用下衛(wèi)星-帆板多體系統(tǒng)的數(shù)值仿真研究剛-柔-熱耦合特性，揭示了熱顫振和高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)系統(tǒng)失穩(wěn)的根本原因。
　　第四章對(duì)熱輻射作用下旋轉(zhuǎn)航天器和柔性天線的剛-柔-熱耦合動(dòng)力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究。在建立剛-柔-熱耦合動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，綜合研究熱輻射角、阻尼系