月壤钻取采样装置的力学特性分析

发布时间：2017-07-19 15:01

  本文关键词：月壤钻取采样装置的力学特性分析

  更多相关文章： 月壤钻取采样装置 有限元 准静态分析 动态响应分析

【摘要】：月壤钻取采样装置是月球探测的重要工具之一,对实现月壤采样起着关键作用。研究钻取采样装置的机构特点及其力学特性,对提高空间采样任务的可靠性有着极其重要的作用。钻取采样装置从出厂后经运输、发射、入轨、轨道运行、着陆等过程,在恶劣的动力学环境下,钻取采样装置的强度、刚度和动态特性等力学性能是研究的关键内容。本文的主要工作如下:(1)结合探月三期对钻取采样任务的整体规划、具体功能和性能要求,对采样装置的钻进机构、取芯机构、加载机构、整形机构、展开机构的功能原理进行了分析。在采样装置精确CAD模型的基础上,通过对结构中的复合材料蜂窝夹层、结构部件以及装配关系的简化,建立了整机和部组件的有限元模型。(2)完成了钻取采样装置在加速度过载和着陆冲击工况下的准静态分析,得出其相应的变形和应力值;完成了整机的模态分析,得出相应的固有频率和振型;完成了整机鉴定级正弦频率响应计算和随机响应计算,得出相应的响应曲线和加速度响应最大值以及发生的频率范围。(3)完成了采样装置各部组件的模态分析,得出相应的固有频率和振型;根据整机动态响应结果,完成了各机构在极限工况下的准静态分析,得出相应的变形和应力值。研究结果表明:(1)对于所研究的钻取采样装置,其功能原理满足探月三期对钻取采样任务的要求;(2)钻取采样装置的基频较高,不会与运载频率耦合而产生共振;(3)整机准静态分析、动态响应分析以及部组件的力学特性分析表明钻取采样装置的强度较大,在试验要求的频率范围内响应较小,性能稳定,能够抵抗空间振动力学环境载荷的影响。
【关键词】：月壤钻取采样装置 有限元 准静态分析 动态响应分析
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V476.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题研究背景与意义11
• 1.2 国内外采样技术概述11-15
• 1.2.1 国外研究现状11-14
• 1.2.2 国内研究现状14-15
• 1.3 数值仿真在航空航天行业的发展15-16
• 1.4 本文研究内容16-17
• 第2章 钻取采样装置的有限元模型17-28
• 2.1 引言17
• 2.2 钻取采样装置功能与组成简介17-18
• 2.3 钻取采样装置功能原理分析18-21
• 2.3.1 钻进、取芯机构18-19
• 2.3.2 加载机构19-20
• 2.3.3 整形机构20
• 2.3.4 展开机构20-21
• 2.4 钻取采样装置的有限元模型21-27
• 2.4.1 钻取采样装置的结构简化原则21-24
• 2.4.2 钻取采样装置的有限元模型24-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 钻取采样装置整机结构强度分析28-38
• 3.1 引言28
• 3.2 钻取采样装置整机结构强度分析理论28-29
• 3.3 钻取采样装置加速度过载强度分析29-33
• 3.3.1 整形机构29-30
• 3.3.2 展开机构30-31
• 3.3.3 支撑机构31-32
• 3.3.4 钻进机构32
• 3.3.5 取芯机构32-33
• 3.4 钻取采样装置着陆冲击强度分析33-37
• 3.4.1 整形机构33-34
• 3.4.2 展开机构34-35
• 3.4.3 支撑机构35-36
• 3.4.4 钻进机构36
• 3.4.5 取芯机构36-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第4章 钻取采样装置整机动态特性分析38-53
• 4.1 引言38
• 4.2 钻取采样装置动态响应力学模型38-39
• 4.3 钻取采样装置整体模态分析39-41
• 4.4 钻取采样装置整体正弦频率响应分析41-46
• 4.4.1 钻取采样装置在X向正弦振动激励下的响应43-44
• 4.4.2 钻取采样装置在Y向正弦振动激励下的响应44-45
• 4.4.3 钻取采样装置在Z向正弦振动激励下的响应45-46
• 4.5 钻取采样装置整体随机响应分析46-52
• 4.5.1 钻取采样装置在X向随机振动激励下的响应47-48
• 4.5.2 钻取采样装置在Y向随机振动激励下的响应48-50
• 4.5.3 钻取采样装置在Z向随机振动激励下的响应50-52
• 4.6 本章小结52-53
• 第5章 钻取采样装置部组件力学分析53-71
• 5.1 引言53
• 5.2 钻取采样装置部组件模态分析53-63
• 5.2.1 整形机构53-55
• 5.2.2 展开机构55-57
• 5.2.3 支撑机构57-59
• 5.2.4 钻进机构59-61
• 5.2.5 取芯机构61-63
• 5.3 钻取采样装置强度分析63-70
• 5.3.1 整形机构63-65
• 5.3.2 展开机构65-66
• 5.3.3 支撑机构66-68
• 5.3.4 钻进机构68
• 5.3.5 取芯机构68-70
• 5.4 本章小结70-71
• 总结与展望71-73
• 参考文献73-77
• 附录A 攻读学位期间发表的论文77-78
• 致谢78

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本文编号：563420