航天器太阳能帆板热诱发振动研究

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随着航天器功能和性能要求的提高，星载设备的数量和功率也在不断增加。星载设备所需要的功率也不断提高，要求航天器上太阳能帆板的迎光面积也要不断增大。此时，太阳能帆板的自振频率会不断降低。当帆板的自振周期与帆板进出地球阴影区时摄动温度稳定的时间即热特征时间处于同一个数量级时，帆板将会发生热诱发振动。国内外多种型号卫星由于热载荷而导致事故表明，热诱导的太阳帆板的振动题目成为亟待解决的难题。论文对太阳能帆板上常用的薄壁圆管结构、薄板结构和叠层板结构进行热诱发振动的分析。首先从薄壁圆管的热传导微分方程和梁的振动微分方程出发，通过对温度场进行傅立叶级数展开和对结构振动进行模态展开得出薄壁梁结构的热诱发振动的解析解。然后建立薄板结构和叠层板结构的非线性温度场的求解模型，并编写程序计算它们在突加光照热流条件下的热诱发振动的瞬态响应。在本文的第五章分析了薄板的耦合热诱发振动，不但考虑了结构温度场对位移场的影响而且考虑了位移场对温度边界条件和导热的影响。通过计算不同光照入射角下薄板的振动响应揭示了薄板的热颤振现象。论文第六章依据前人提出热诱发振动的判定准则，提出了结构热特征时间的拟合方法，为避免结构发生热诱发振动提出参考依据。为了更好的模拟太阳能帆板进出入地球阴影区的现象，本文计算了薄板以不同的速度进出入阴影区时的动态响应。数值算例表明当进出入速度大于一定值时，其动态响应与突加热流载荷相同，因此可以利用突加载荷计算模型代替移动载荷计算模型。

航天器太阳能帆板热诱发振动研究

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