挠性航天器刚柔耦合动力学建模与仿真分析

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1、万方数据哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈

2、尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日万方数据万方数据挠性航天器刚柔耦合动力学建模与仿真研究摘要随着航天技术的发展，现代航天器通常都带有大型挠性附件，使得挠性航天器刚柔耦合动力学得以快速发展。弹性变形和刚体运动的耦合效应是刚柔

3、耦合动力学的核心特征。两种运动的耦合作用，导致航天器的动力学行为非常复杂。因此，研究挠性航天器刚柔耦合动力学具有重要的意义。本文推导了线弹性体和非线性弹性体的Hamilton原理，并以悬臂梁和非线性悬臂梁为例进行了仿真分析。推导了刚体动力学的Hamilton原理，并对加载激励力矩后的刚体姿态角的变化进行了仿真分析。建立了刚—线弹性耦合动力学的Hamilton原理。通过推导刚—线弹性耦合动力学Hamilton原理的驻值条件，建立了刚—线弹性耦合动力学模型。将航天器主体简化为中心刚体，太阳能帆板简化为悬臂Eular-Bernoulli梁，对其振动响应特性进行了仿真分析。建立了刚—非线性弹性耦合动

4、力学的Hamilton原理。通过推导刚—非线性弹性耦合动力学的Hamilton原理的驻值条件，建立了刚—非线性弹性耦合动力学模型，揭示了刚—非线性弹性耦合动力学模型中弯曲和拉压的耦合效应。应用Lagrange方程，建立了刚柔耦合动力学的控制方程。这不仅将Lagrange方程推广应用于连续介质力学领域，同时也表明应用Lagrange方程研究耦合动力学是一条可行的途径。关键词：挠性航天器；刚柔耦合动力学；Hamilton原理；Lagrange方程万方数据哈尔滨工程大学硕士学位论文万方数据挠性航天器刚柔耦合动力学建模与仿真研究AbstractWiththedevelopmentoftechnolo

5、gy,themodernspacecraftequippedwithlarge-scalespacecraftflexiblestructurearecommonlyappliedinthespaceindustry,whichgivesrisetothestunningdevelopmentofcoupledrigid-flexibledynamicsofflexibleappendance.Thecoupledrigid-flexibledynamicsisfeaturedwiththeconcurrenceofelasticdeformationeffectcoupledwithrig

6、idbodymotionandcouplingeffectgeneratingalongtheconcurrence.Thereby,thespacecraftdynamicsiscomplicated.Consequently,weneedtoacquiretheessenceofcoupledrigid-flexibledynamics.ThispaperdeducestheHamilton’sprincipleeffectinginlinearelasticmaterialsandnonlinearelasticmaterials,implementsthesimulationanda

7、nalysisbysettingcantileverandnonlinearcantileverasexamples.ThepaperdeducestheHamilton’sprincipleinrigidbodydynamics,andimplementsthesimulationandanalysistowardstheattituderegulationofarigidbodyloadedwithmom