薛梦轩-卫星结构设计与分析(下).pptx

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1、卫星结构设计与分析（下）汇报人：薛梦轩目录杆系结构板式结构密封舱结构中心承力筒结构目录防热结构太阳翼结构和机构连接与分离结构天线结构和机构1杆系结构StructuresofBarSystem1可作为卫星的主承力结构，承受和传递卫星上的主要载荷。2可构成卫星的骨架结构，为有效载荷和其他分系统提供所需的安装空间、安装位置和安装方式。3可作为卫星的非主承力结构，为某些特殊的有效载荷提供所需的刚性支撑。4可作为重要设备的连接结构。杆系结构杆系结构功能杆系结构是由若杆件及连接杆件的节点组成的，在航天工程中有广泛的应用，在航天器上具有重要功能，具体如下：杆系结构杆系结构材料选择机械性能要求

2、。强度高、模量高、质量小，采用比模量和比强度高的材料。物理性能。杆系结构特别适合用于设计尺寸稳定高的空间架构，因此要选择线膨胀系数较小的材料。制造工艺要求。要求其材料工艺性能好，便与制造。耐空间环境要求。杆系结构所用材料应具有良好的空间环境稳定性。杆系结构的性能很大程度取决于材料的性能，结合以下对于材料选择的主要要求，杆系结构常用的杆材有：铝合金、钛合金、碳纤维/环氧复合材料、凯夫拉纤维/环氧复合材料、金属基复合材料。杆系结构杆系结构的设计整体构形设计杆系结构一般由一定的配置数目和配置方向的杆件连接后形成某种整体构形，确定一个较佳的整体构形是首要任务。杆件主要形式主要为：金属挤

3、压管、复合材料管、机加开口截面管、由板材整体机加的平面杆系结构。一般杆系结构可采用胶接接头、螺接接头或螺接与胶接组合式接头及焊接接头。杆设计提供构型卫星往往要求较高的结构效率，因此卫星上杆系结构优先采用“桁架”形式，杆系结构的设计可分为：整体构形设计、杆设计、接头设计。杆系结构分析主要包括：求解内力、变形分系、稳定性分析以及动力分析。在分析之前要进行合理的简化，确定计算模型。平面杆系结构中各杆件一般承受3项内力：轴力、力矩和剪力；空间杆系结构中各杆件一般承受6项内力：两个互相垂直的剪力、两个互相垂直的力矩、一个轴力和一个力矩。杆系结构既可作为卫星主结构（如自由号空间站的杆系结构

4、和STARS望远镜的杆系结构）又可以作为次结构（如我国“资源二号”卫星的载荷舱）应用。杆系结构杆系结构分析及应用2板式结构PlankFrame板式结构板式结构功能54321在分舱构型的卫星中提供舱段之间的连接结构。制成卫星上伸展的大型附件结构提供星载设备的可靠安装。维持卫星外部构型构成整星结构，满足整形的强度、刚度和热防护等基本性能要求。板式结构，特别是蜂窝夹层板的应用十分广泛，包括：可作为星体外壁结构，封闭星体构成卫星的轮廓；可构成星体板式构架或其他成立结构部件组合构成卫星的主承力结构；可用作大型附件的基本结构，如太阳翼的基板、大型可展开的平面阵天线的基板、抛物面天线的反射器

5、等。板式结构板式结构应用框架板式结构可作为舱段之间的过渡连接结构，并成为中心承力筒到板式箱体舱段之间的传力主结构件。010203夹层板材料为了避免耦合效应和固化后引起翘曲变形，上下面板一般具有相同材料和相同厚度。常用材料有：铝合金、碳纤维、凯夫拉纤维、玻璃布复合材料。胶黏剂分为板芯胶、芯与骨架原件黏接胶、芯子之间的拼接胶和埋件周围的灌注胶。蜂窝芯子形状有正六边形、长方形等，通常采用正六边形。材料一般有铝蜂窝芯子和芳纶纸蜂窝芯子。板式结构蜂窝夹层板材料蜂窝夹层板是典型的轻质结构件，它由面板、蜂窝芯子和胶层组成。板式结构板式结构破坏模式破坏模式原因整体失稳由于面板厚度不够或芯子剪切

6、刚度低，导致夹层结构弯曲刚度不够剪切皱损有时在整体失稳后发生的破坏，因芯子剪切模量低或胶黏剂剪切强度不够面板起皱面板在弹性基础上失稳，胶黏剂平面拉伸强度不够而产生面板向外突出；芯子压缩强度不够而产生面板向内凹陷面板皱裂整个板件厚度不够，面板厚度不够或面板强度不够横向（垂直于面板）剪切破坏芯子剪切强度不够或整个板件厚度不够芯子局部压损芯子压缩强度太小面板格间凹陷用有孔蜂窝芯子时，格子太大，面板太薄引起，这种现象向邻近蜂窝孔发展可能导致面板起皱破坏表1蜂窝夹层结构的破坏模式卫星蜂窝夹层板的连接接头形式分为板间连接接头、设备连接接头和集中力接头设备与蜂窝板是通过板上埋件进行连接。蜂窝

7、板内的埋件分为两类：预埋件和后埋件。蜂窝夹层板与其他结构件的连接方式通常有两类：埋件直接连接法和连接角片连接法。蜂窝夹层板的连接板式结构框架板式结构是通过组装梁构件、整体机械加工、铸造或模压复合而形成的整体结构，具有很高的强度、刚度，并且具有较大的尺寸。它既具有较高的整体强度、刚度性能，同时又具有较高的局部强度、刚度性能，并且便于操作，能适应多种机械接口。框架板式结构板式结构框架板式结构主要功能如下：1作为分舱结构的构造基础，使分离的舱体结构形成为一个整体。2可作为大型设备支撑结构部件。3作