太陽(yáng)帆航天器的有限元仿真.pdf

1、太陽(yáng)帆航天器是依靠反射太陽(yáng)光的光子來(lái)獲得速度和加速度的新型航天器，只要有太陽(yáng)光存在的地方，它就可以一直加速，并最終能獲得比普通航天器大得多的速度，而且它不受燃料的限制，可以在太空中運(yùn)行更長(zhǎng)的時(shí)間，所以太陽(yáng)帆航天器的產(chǎn)生對(duì)未來(lái)的空間探索具有十分重大的意義。 對(duì)于一般的太陽(yáng)帆航天器來(lái)說(shuō)，都需要自身的結(jié)構(gòu)盡量輕薄，但是過(guò)分輕薄會(huì)對(duì)太陽(yáng)帆的安全性產(chǎn)生影響，所以需要對(duì)太陽(yáng)帆的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，找到較為優(yōu)化的結(jié)構(gòu)和材料。本文正是基于這樣一種需求

2、，對(duì)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)太陽(yáng)帆小組設(shè)計(jì)的太陽(yáng)帆模型進(jìn)行了光壓載荷和熱載荷下的有限元分析，并根據(jù)光壓的變化，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單的軌道模型，然后在軌道上進(jìn)行了分析。 本文首先介紹了太陽(yáng)帆小組設(shè)計(jì)的太陽(yáng)帆模型，分析了它的展開(kāi)原理。然后根據(jù)實(shí)物模型，通過(guò)一些簡(jiǎn)化和假設(shè)，在ANSYS中建立了有限元模型。有限元模型與實(shí)際模型的差別，決定了結(jié)果的可信度，所以所做的簡(jiǎn)化和假設(shè)必須是合理可行的。 通過(guò)太陽(yáng)帆的運(yùn)行原理和參考普通衛(wèi)星在空間的受熱情況，太

3、陽(yáng)帆在空間的光壓載荷和溫度載荷可以通過(guò)空間輻射的變化來(lái)計(jì)算。本文的計(jì)算都是基于簡(jiǎn)單的力學(xué)系統(tǒng)的，沒(méi)有考慮復(fù)雜的空間力學(xué)系統(tǒng)。 對(duì)得到的有限元模型施加光壓和溫度進(jìn)行了有限元分析，并且本文得到的應(yīng)力和應(yīng)變結(jié)果與參考文獻(xiàn)是一致的。太陽(yáng)帆的有限元分析涉及到比較復(fù)雜的非線性分析，在ANSYS中的參數(shù)設(shè)置非常重要。通過(guò)調(diào)查非線性分析中各種參數(shù)和設(shè)置的作用，經(jīng)過(guò)多次的試算得到了較為合適的參數(shù)設(shè)置。對(duì)同類型的結(jié)構(gòu)，均可采用此設(shè)置。 通過(guò)