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题名大型空间结构的热-结构动力学分析
被引量：22
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作者
程乐锦
薛明德
唐羽烨
姚海民
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机构
清华大学
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出处
《应用力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2004年第2期1-9,共9页
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基金
国家"8 63"航天高技术项目 ( 863 2 2 1 9)
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文摘
空间结构在辐射换热条件下的热诱发振动是导致空间结构失效的一种典型模式。弄清热诱发振动的机理是理解热诱发振动失效的基础。本文针对常见的空间薄壁杆件结构 ,提出了一种能够对复杂结构及加热条件进行比较准确的温度场和热诱发振动分析的有限元方法。首先利用一种Fouri er 有限元方法 ,同时考虑杆截面内平均温度和温差 ,求解了包含辐射非线性的瞬态热传导问题 ,并推荐了一种有效降低求解规模的减缩近似方法 Lanczos方法。在此基础上 ,用有限元法求解了杆件结构的热诱发振动问题 ,并就杆截面内平均温度和温差对结构振动的影响以及最大动静态响应的比值分别进行了讨论 ,合理地解释了一类常见的热诱发振动现象 ,本文的数值算例说明了这点。
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关键词
空间结构
热-结构动力学分析
有限元
辐射换热
瞬态温度场
薄壁杆件
热诱发振动
航天器
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Keywords
thermally induced vibration, space structure, thin-walled tube, transient temperature fields, heat transfer by radiation, FEM.
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分类号
V414.1
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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题名大型航天器结构的热致振动研究
被引量：8
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作者
沈振兴
胡更开
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机构
燕山大学建筑工程与力学学院
北京理工大学宇航学院
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出处
《载人航天》
CSCD
2016年第1期117-125,共9页
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基金
国家自然科学基金资助项目(11290153)
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文摘
多数航天器在轨服役期间会受到冷热交变热辐射载荷作用而出现热致振动问题,因此,在结构设计阶段准确地预测热诱发的航天器动力学行为至关重要。基于绝对节点坐标方法,并采用耦合的热-结构分析模型,建立了可以对大范围运动的薄壁管和复合材料层合板进行热-动力学耦合系统分析的非线性有限单元,同时基于浓缩的形函数推出了非线性弹性力的高效计算公式。利用所建单元,针对受到太阳辐射热冲击载荷作用的航天器结构展开研究。首先,研究了经典的悬臂梁和板结构的热致振动,其位移响应都出现了不稳定的热颤振现象,并从热弯矩做功角度解释了产生热颤振的原因;然后,又研究了UARS卫星和Ulysses自旋稳定航天器的热致振动,将它们简化为刚-柔耦合的多体系统动力学模型,UARS的加速度响应出现了热跳变现象,而Ulysses的姿态角响应出现了热拍现象;最后,研究了大型环状天线的桁架结构及其支撑机械臂结构,热变形和振动幅值都较小,即结构较稳定。
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关键词
航天器结构
热致振动
绝对节点坐标方法
耦合热-结构动力学分析
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Keywords
spacecraft structures
thermally induced vibrations
absolute nodal coordinate formulation
coupled thermal-structural dynamic analysis
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分类号
O342
[理学—固体力学]
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