Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hành vi động lực học triển khai của cơ chế cột tàu thăm dò hành tinh với việc xem xét phi tuyến hình học và đặc điểm cấu trúc lớp
Tóm tắt
Trong nghiên cứu này, hành vi động lực học chính xác của việc triển khai cơ chế cột tàu thăm dò hành tinh của tàu vũ trụ trong quá trình điều chỉnh tư thế lớn được nghiên cứu. Trong công thức động lực học truyền thống, các bộ phận linh hoạt của cột gắn với tàu vũ trụ được xem như là những biến dạng tuyến tính với vật liệu đồng nhất, điều này có thể dẫn đến các phản ứng không chính xác. Do đó, mô hình hiện tại xem xét các quan hệ tương tác giữa phi tuyến hình học và đặc điểm cấu trúc lớp. Theo đó, bằng việc giới thiệu quan hệ vật liệu phi tuyến của các vật liệu lớp dựa trên lý thuyết biến dạng cắt bậc cao, mô hình động lực học phi tuyến của cơ chế cột tàu thăm dò hành tinh được suy diễn dựa trên nguyên lý công việc ảo bao gồm cả phi tuyến hình học và vật liệu phi tuyến. Bằng cách so sánh kết quả thí nghiệm và các kết quả của mô hình phi tuyến hiện tại, tính đúng đắn và độ chính xác của mô hình phi tuyến hiện tại được xác nhận. Hơn nữa, các ví dụ số được trình bày để điều tra ảnh hưởng của vật liệu lớp phi tuyến lên hành vi động lực học triển khai của cơ chế cột tàu thăm dò hành tinh khi sử dụng các góc và bán kính cong khác nhau, và kết quả cũng chứng minh tính chính xác và hiệu quả của công thức. Các kết luận có giá trị lý thuyết quan trọng và ý nghĩa kỹ thuật thực tiễn cho đặc điểm động lực học và kiểm soát rung động của việc điều chỉnh tư thế của cơ chế cột tàu thăm dò hành tinh.
Từ khóa
#cơ chế cột tàu thăm dò hành tinh #phi tuyến hình học #vật liệu lớp #động lực học phi tuyếnTài liệu tham khảo
Banks, M.: Jade Rabbit wakes up from lunar sleep. Phys. World 27(03), 10–10 (2014). https://doi.org/10.1088/2058-7058/27/03/18
Warden, R.M., Cross, M., Harvison, D.: Pancam mast assembly on mars rover. In: Proceedings of the 37th Aerospace Mechanisms Symposium. Johnson Space Center, May 2004, vol. 19–21, pp. 263–276 (2004)
Li, H.J., Gao, H.B., Deng, Z.Q.: Design and analysis of the lunar rover mast mechanism. Robot 30(1), 13–16 (2008). https://doi.org/10.13973/j.cnki.robot.2008.01.005
Zhang, S., Xu, Y.M., Liu, S.C., Jia, Y., Xue, B., Ma, Y.Q.: Rotation angle error calibration of chang’e-3 lunar rover mast system. Sci. Surv. Mapp. 3(1), 30–37 (2014). https://doi.org/10.16251/j.cnki.1009-2307.2014.09.029
Liu, T., Zhang, W., Wang, J.F.: Nonlinear dynamics of composite laminated circular cylindrical shell clamped along a generatrix and with membranes at both ends. Nonlinear Dyn. 90(2), 1393–1417 (2017). https://doi.org/10.1007/s11071-017-3734-4
Reddy, J.N.: A simple higher-order theory for laminated composite plates. ASME J. Appl. Mech. 51, 745–752 (1984). https://doi.org/10.1115/1.3167719
Hirwani, C.K., Panda, S.K., Mahapatra, T.R.: Delamination effect on flexural responses of layered curved shallow shell panel-experimental and numerical analysis. Int. J. Comput. Methods 15(04), 1850027 (2018). https://doi.org/10.1142/S0219876218500275
Hirwani, C.K., Panda, S.K., Mahapatra, T.R.: Nonlinear finite element analysis of transient behaviour of delaminated composite plate. J. Vib. Acoust. 140(2), 021001 (2018). https://doi.org/10.2514/1.J055624
Hirwani, C.K., Mahapatra, T.R., Panda, S.K., et al.: Nonlinear free vibration analysis of laminated carbon/epoxy curved panels. Def. Sci. J. 67(2), 207–218 (2017). https://doi.org/10.14429/dsj.67.10072
Sahoo, S.S., Panda, S.K., Singh, V.K., Mahapatra, T.R.: Numerical investigation on the nonlinear flexural behaviour of wrapped glass/epoxy laminated composite panel and experimental validation. Arch. Appl. Mech. 87(2), 315–333 (2017). https://doi.org/10.1007/s00419-016-1195-8
Chalhoub, N.G., Gordaninejad, F., Lin, Q., Ghazavi, A.: Dynamic modeling of a laminated composite-material flexible robot arm made of short beams. Math. Comput. Modell. Int. J. 14(5), 468–473 (1990). https://doi.org/10.1177/027836499101000511
Hong, H.Y., Kim, J.M., Chung, J.: Equilibrium and modal analyses of rotating multibeam structures employing multiple reference frames. J. Sound Vib. 302(4), 789–805 (2007). https://doi.org/10.1016/j.jsv.2006.12.015
Yoo, H.H., Ryan, R.R., Scott, R.A.: Dynamics of flexible beams undergoing overall motions. J. Sound Vib. 181(2), 261–278 (1995). https://doi.org/10.1006/jsvi.1995.0139
Neto, M.A., Ambrósio, J.A.C., Leal, R.P.: Flexible multi-body systems models using composite materials components. Multibody Syst. Dyn. 12(4), 385–405 (2004). https://doi.org/10.1007/s11044-004-0911-2
Neto, M.A., Ambrósio, J.A.C., Leal, R.P.: Composite materials in flexible multibody systems. Comput. Method Appl. Math. 195(50–51), 6860–6873 (2006). https://doi.org/10.1016/j.cma.2005.08.009
Neto, M.A., Leal, R.P., Yu, W.: A triangular finite element with drilling degrees of freedom for static and dynamic analysis of smart laminated structures. Comput. Struct. 108–109(4), 61–74 (2012). https://doi.org/10.1016/j.compstruc.2012.02.014
Darabi, M., Ganesan, R.: Non-linear vibration and dynamic instability of internally-thickness-tapered composite plates under parametric excitation. Compos. Struct. 176, 82–104 (2017). https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.04.059
Liu, C., Tian, Q., Hu, H.Y.: Dynamics of a large scale rigid-flexible multibody system composed of composite laminated plates. Multibody Syst. Dyn. 26(3), 283–305 (2011). https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.04.059
Liu, C., Tian, Q., Hu, H.Y.: New spatial curved beam and cylindrical shell elements of gradient-deficient absolute nodal coordinate formulation. Nonlinear Dyn. 70(3), 1903–1918 (2012). https://doi.org/10.1007/s11071-012-0582-0
Wu, G.Y., He, X.S., Deng, F.Y.: Dynamic analysis of a rotating composite plate. J. Vib. Shock 27(8), 149–154 (2008). https://doi.org/10.13465/j.cnki.jvs.2008.08.007
Wu, G.Y., He, X.S.: Dynamic modeling for a composite plate undergoing large overall motion. Chin. J. Comput. Mech. 27(4), 667–672 (2010)
Zhang, W.H., Liu, J.Y.: Dynamic modeling of composite thin-plate multi-body systems with large deformation. J. Vib. Shock 35(8), 27–35 (2016). https://doi.org/10.13465/j.cnki.jvs.2016.08.005
Kreja, I., Schmidt, R.: Large rotations in first-order shear deformation fe analysis of laminated shells. Int. J. Nonlinear Mech. 41(1), 101–123 (2006). https://doi.org/10.1016/j.ijnonlinmec.2005.06.009
Pan, K.Q., Liu, J.Y.: Rigid-flexible coupling dynamics of composite shell considering thermal shock. J. Vib. Shock 32(16), 1–6 (2013). https://doi.org/10.13465/j.cnki.jvs.2013.16.008
Kuang, J., Meehan, P.A., Leung, A.Y.T., Tan, S.: Nonlinear dynamics of a satellite with deployable solar panel arrays. Int. J. Nonlinear Mech. 39(7), 1161–1179 (2004). https://doi.org/10.1016/j.ijnonlinmec.2003.07.001
Hao, P.B., You, B.D., Sun, Y.M., Liang, D.: Nonlinear dynamic analysis of deployment of laminated planetary rover mast. In: IEEE International Conference on Cybernetics and Intelligent Systems, pp. 299–300 (2018). https://doi.org/10.1109/ICCIS.2017.8274791