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飞行器热防护结构粗糙界面热阻预测及仿真分析 被引量：1
1
作者 李斌 戴婷 《应用力学学报》 北大核心 2025年第2期286-297,共12页
高超声速飞行器热防护结构通常由性能差异较大的材料构成,粗糙界面接触热阻对结构整体传热特性和防热效果的影响不可忽视。利用理论预测和数值仿真方法对热防护结构中隔热材料与金属材料的界面接触热阻问题进行研究,针对常用CMY(Cooper-... 高超声速飞行器热防护结构通常由性能差异较大的材料构成,粗糙界面接触热阻对结构整体传热特性和防热效果的影响不可忽视。利用理论预测和数值仿真方法对热防护结构中隔热材料与金属材料的界面接触热阻问题进行研究,针对常用CMY(Cooper-Mikic-Yovanovich)接触热阻模型计算困难、不易描述粗糙界面复杂显微形貌等问题提出了改进方法,借助有限元软件对接触的力学过程与传热过程进行了仿真计算。在数值算例中,通过与文献实验数据的对比验证了方法的准确性,探讨了界面温度、接触压力和粗糙度对热阻的影响规律,并讨论了接触热阻在结构整体温度分布中的作用。结果表明接触压力和表面粗糙度均通过影响实际接触面积进而影响接触热阻,界面温度则主要通过影响材料物性参数从而改变接触热阻。高温条件下接触界面间辐射传热增强,引入接触热阻对热防护结构隔热层的影响较为显著。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 热防护结构 接触热阻 理论预测 数值模拟
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飞行器意外点火工况下贮运装置解锁特性研究 被引量：1
2
作者 郝予琛 张保刚 +3 位作者 李昱霖 阎金贞 张学成 张兴勇 《弹箭与制导学报》 北大核心 2025年第1期80-84,共5页
发射筒解锁装置特性关系到飞行器发射系统工作甚至影响飞行任务的成败。为研究意外点火工况下贮运装置解锁特性,以发射筒典型杠杆式锁紧机构的纵向锁为研究对象,采用非线性显式数值试验方法建立纵向锁断裂模型,结合验证试验分析纵向锁... 发射筒解锁装置特性关系到飞行器发射系统工作甚至影响飞行任务的成败。为研究意外点火工况下贮运装置解锁特性,以发射筒典型杠杆式锁紧机构的纵向锁为研究对象,采用非线性显式数值试验方法建立纵向锁断裂模型,结合验证试验分析纵向锁解锁特性。研究表明:在发动机实际产生的轴向推力作用下,插销尾部螺纹发生破坏失效,并向外挤出插座减少接触,通过纵向锁断裂破坏实现解锁;基于数值试验推导了纵向锁临界作用力为27 kN,在实际工况下安全裕度为11%,结合模拟弹加载试验得到了纵向锁实际拉断工况,验证了数值试验的可靠性。研究结果可为贮运装置意外事故安全性分析提供理论参考。 展开更多
关键词 贮运装置 锁紧机构 纵向锁 意外工况 解锁特性
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热防护设计分析技术发展中的新概念与新趋势 被引量：27
3
作者 杨强 解维华 +2 位作者 彭祖军 孟松鹤 杜善义 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期2981-2991,共11页
热防护材料/结构是实现临近空间飞行器高速飞行的一项关键技术,近年来一些新的设计与分析方法不断涌现。本文对这些新的设计与分析方法进行了论述,综合分析后可以看出:热防护材料设计开始从原子、分子尺度出发,根据使用需求设计材料,并... 热防护材料/结构是实现临近空间飞行器高速飞行的一项关键技术,近年来一些新的设计与分析方法不断涌现。本文对这些新的设计与分析方法进行了论述,综合分析后可以看出:热防护材料设计开始从原子、分子尺度出发,根据使用需求设计材料,并发展主动防护与控制环境技术;热防护结构设计在原有防热/承载一体化设计基础上,向多元化以及多功能一体化方向发展,同时积极发展新机制热防护概念设计;热防护分析方法更加注重复杂真实服役状态下多尺度、多物理场及非确定性的精细化分析。这些新概念和新技术有望给热防护技术带来革命性的进步。 展开更多
关键词 热防护 材料设计 结构设计 新概念 新技术
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新型一体化热防护系统热力分析与试验研究 被引量：18
4
作者 解维华 霍施宇 +3 位作者 杨强 杜翀 孟松鹤 韩杰才 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期2169-2176,共8页
高速飞行器对结构效率的苛刻要求使得热防护系统不断趋于向轻质化、集成化方向发展,新型的力热耦合一体化热防护系统(ITPS)极具发展潜力。首先阐释了一种新型一体化热防护方案的概念与特点,总结了一体化结构设计的基本原则,数值分析了... 高速飞行器对结构效率的苛刻要求使得热防护系统不断趋于向轻质化、集成化方向发展,新型的力热耦合一体化热防护系统(ITPS)极具发展潜力。首先阐释了一种新型一体化热防护方案的概念与特点,总结了一体化结构设计的基本原则,数值分析了结构参数对背面温度响应、屈曲临界载荷的影响,结果表明腹板厚度对背面温度以及屈曲临界载荷的影响最大。然后设计并加工制备了ITPS的面板与单胞试验样件,分别展开了800℃的高温防隔热性能试验考核和屈曲性能的力学试验研究;试验表明腹板结构是引发热短路效应和屈曲的关键因素,屈曲试验与模拟结果吻合,高温屈曲分析表明温度梯度对屈曲特征有较大影响。 展开更多
关键词 热防护系统 力热结构耦合 一体化设计 屈曲 防隔热性能
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一体化热防护技术现状和发展趋势 被引量：43
5
作者 孟松鹤 杨强 +1 位作者 霍施宇 解维华 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1295-1302,共8页
防隔热/承载一体化热防护的结构承载功能使其比传统热防护具有更高的结构效率。近年来,已经发展了波纹夹芯一体化热防护及改进方案、刚性隔热夹芯一体化热防护、多层级一体化热防护等多种一体化热防护概念。首先介绍了各方案的结构特征... 防隔热/承载一体化热防护的结构承载功能使其比传统热防护具有更高的结构效率。近年来,已经发展了波纹夹芯一体化热防护及改进方案、刚性隔热夹芯一体化热防护、多层级一体化热防护等多种一体化热防护概念。首先介绍了各方案的结构特征,分析了各方案的热短路效应和结构承载性能。阐述了一体化热防护等效性能分析与热力耦合响应高效分析方法。介绍了热力耦合约束下一体化热防护的结构尺寸优化与材料优选方法。论述了一体化热防护非确定性分析与设计方面的研究进展。在此基础上,总结了一体化热防护发展的特点和不足,探讨了一体化热防护的发展方向。 展开更多
关键词 一体化热防护 结构效率 优化设计
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碟簧力学性能试验及仿真分析 被引量：15
6
作者 张少军 赵思岩 +2 位作者 朱冬梅 刘海平 刘国勇 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期64-73,共10页
针对外径28mm的C系列碟簧,利用微机控制电子试验机进行静力加载试验,得到碟簧不同工况下的载荷-位移特性曲线.基于ABAQUS有限元软件,建立了相应碟簧的有限元模型,进行不同位移载荷下的数值模拟计算,利用实验数据对数值计算结果进行检验... 针对外径28mm的C系列碟簧,利用微机控制电子试验机进行静力加载试验,得到碟簧不同工况下的载荷-位移特性曲线.基于ABAQUS有限元软件,建立了相应碟簧的有限元模型,进行不同位移载荷下的数值模拟计算,利用实验数据对数值计算结果进行检验并修正,修正后模型的计算结果与实测结果吻合良好.在此基础上,对开发的非标开槽碟簧建立有限元模型,计算得出了不同开槽位置和不同开槽方式下碟簧的载荷-位移特性曲线和刚度-位移曲线,系统分析了不同开槽位置和开槽方式对碟簧载荷变化范围、刚度变化速率、刚度变化幅度、负刚度区域大小和最大等效应力的影响.本研究对非标开槽碟簧的设计和作为负刚度元件在减隔振装置上的应用具有一定的参考价值. 展开更多
关键词 非标开槽碟簧 数值模拟 试验 载荷位移特性曲线 刚度曲线
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圆柱形长杆超高速正碰撞薄板结构破碎效应 被引量：11
7
作者 汪庆桃 吴克刚 陈志阳 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第5期54-60,共7页
超高速碰撞多层板结构破碎效应研究对空间碎片防护及动能武器毁伤效应研究有着重要意义。采用ANSYS/AUTODYN程序的SPH方法,对超高速碰撞碎片云的形成过程进行了数值模拟,某典型时刻一次及二次碎片云形貌的数值模拟结果与实验结果吻合较... 超高速碰撞多层板结构破碎效应研究对空间碎片防护及动能武器毁伤效应研究有着重要意义。采用ANSYS/AUTODYN程序的SPH方法,对超高速碰撞碎片云的形成过程进行了数值模拟,某典型时刻一次及二次碎片云形貌的数值模拟结果与实验结果吻合较好,验证了计算方法和模型参数的正确性。在此基础上采用数值模拟方法,对钨合金、轧制均质装甲(Rolled Homogeneous Armor,RHA)及LY12铝三种材料的圆柱形弹体超高速碰撞薄板的破碎规律进行了研究,基于量纲分析方法得出了弹体破碎长度随弹靶材料特性、弹靶尺寸及初始撞击速度变化的关系式。并研究了钨合金及RHA两种材料的长杆弹对八层RHA板结构的超高速碰撞效应。 展开更多
关键词 超高速碰撞 SPH方法 圆柱形长杆弹 破碎规律
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尖前缘一体化高温热管启动性能计算分析 被引量：7
8
作者 邓代英 陈思员 +2 位作者 艾邦成 曲伟 俞继军 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2016年第5期646-651,共6页
针对尖前缘高温热管工程设计与启动性能评估需求,基于描述碱金属高温热管启动过程的"温度锋面"模型,建立了一种用于分析不规则外形且承受非均匀瞬态气动加热的一体化尖前缘高温热管启动性能工程计算方法。该方法结合尖前缘气... 针对尖前缘高温热管工程设计与启动性能评估需求,基于描述碱金属高温热管启动过程的"温度锋面"模型,建立了一种用于分析不规则外形且承受非均匀瞬态气动加热的一体化尖前缘高温热管启动性能工程计算方法。该方法结合尖前缘气动加热环境分布特点进行计算节点划分,采用热管基本理论和局部能量守恒原理计算热管温度分布及"温度锋面"位置,实现尖前缘热管启动过程的理论预测。同时,采用均匀受热圆柱热管和尖前缘一体化热管启动试验结果对计算方法进行了验证。最后针对某尖前缘一体化高温热管结构在气动加热环境下的启动性能进行计算分析,提出了减小尖前缘高温热管启动时间的可能方法和措施:尖前缘高温热管启动后等温性良好,通过控制热管总长、壳体厚度、工质充装量等设计参数或调整热管初始温度可进一步缩短热管启动时间。 展开更多
关键词 尖前缘 高温热管 启动性能
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一种热平衡等温机制的新型热防护及相关技术 被引量：16
9
作者 李锋 艾邦成 姜贵庆 《宇航学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第12期1644-1650,共7页
给出了一种适用于高超声速飞行器热防护的新概念——疏导式热防护,其基本理论是利用热平衡等温机制,使防热层趋于一等温体,实现热负载平衡。针对这一概念,进行了较为系统的研究,包括原理、分析方法、实现疏导式热防护的关键技术。研究... 给出了一种适用于高超声速飞行器热防护的新概念——疏导式热防护,其基本理论是利用热平衡等温机制,使防热层趋于一等温体,实现热负载平衡。针对这一概念,进行了较为系统的研究,包括原理、分析方法、实现疏导式热防护的关键技术。研究结果表明,疏导式热防护技术可有效地减少高热流区的温度和热应力,是一种有效的非烧蚀热防护技术。 展开更多
关键词 疏导式热防护 非烧蚀热防护 高超声速飞行器
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航天器防护方案高速斜撞击实验研究 被引量：4
10
作者 张伟 庞宝君 +1 位作者 马文来 张泽华 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第6期94-97,共4页
给出和分析了柱状弹丸高速斜撞击铝合金Ｗｈｉｐｐｌｅ 防护方案实验研究结果． 结果表明，Ｗｈｉｐｐｌｅ 防护方案对高速斜撞击的响应不同于高速垂直撞击的响应，高速斜撞击具有分散撞击所产生碎片云损伤能量的特性，能产生严重损伤... 给出和分析了柱状弹丸高速斜撞击铝合金Ｗｈｉｐｐｌｅ 防护方案实验研究结果． 结果表明，Ｗｈｉｐｐｌｅ 防护方案对高速斜撞击的响应不同于高速垂直撞击的响应，高速斜撞击具有分散撞击所产生碎片云损伤能量的特性，能产生严重损伤航天器外部结构和子系统的滑弹碎片． 滑弹的临界入射角在６５°～７５°． 低于此角对靶件造成的损伤严重；超过该角对滑弹观察板造成的损伤严重，对滑弹观察板造成的损伤集中在与防护屏成１５°的区域． 因此，航天器防护方案的选择必须考虑空间碎片高速斜撞击的影响． 展开更多
关键词 航天器 高速斜撞击 防护方案 滑弹 实验研究
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球形弹丸超高速碰撞破碎特性 被引量：6
11
作者 汪庆桃 吴克刚 +1 位作者 李必红 陈志阳 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第22期46-50,共5页
讨论超高速碰撞数值模拟方法,用ANSYS/AUTODYN程序的SPH方法对球形弹丸超高速撞击时弹丸破碎、碎片云形成过程进行数值模拟并与实验结果比较,验证计算方法及模型参数的正确性。在此基础上研究钨合金、轧制均质装甲(Rolled Homogeneous A... 讨论超高速碰撞数值模拟方法,用ANSYS/AUTODYN程序的SPH方法对球形弹丸超高速撞击时弹丸破碎、碎片云形成过程进行数值模拟并与实验结果比较,验证计算方法及模型参数的正确性。在此基础上研究钨合金、轧制均质装甲(Rolled Homogeneous Armor,RHA)两种材料球形弹丸破碎的临界速度随比值(ts/dp,ts为靶板厚,dp为弹丸直径)的变化规律,给出两种材料超高速碰撞时应变率及平均碎片尺寸随撞击速度的变化曲线以及碎片质量分布规律。 展开更多
关键词 超高速碰撞SPH方法 破碎临界速度 尺寸分布规律
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新型折叠卷收式反射阵天线的设计与制作 被引量：7
12
作者 关富玲 汪有伟 杨超辉 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2008年第6期466-471,共6页
设计了一种新型折叠卷收式反射阵天线,减少了天线展开前的质量和体积.为了使反射面得到最好的平面精度,从理论上证明反射面的边界形状应当为圆形.给出了悬索详细的设计计算方法.在此结构中使用了一种新型的、通过钢卷尺强化的充气可展... 设计了一种新型折叠卷收式反射阵天线,减少了天线展开前的质量和体积.为了使反射面得到最好的平面精度,从理论上证明反射面的边界形状应当为圆形.给出了悬索详细的设计计算方法.在此结构中使用了一种新型的、通过钢卷尺强化的充气可展开铝箔圆管.通过非线性屈曲分析,研究了钢卷尺的厚度、圆心角角度以及铝箔厚度等因素对圆管承载力的影响,并通过实验验证了非线性屈曲分析结果的正确性.最终制作了这种新型天线,并对其展开后的形面精度进行了测试,实验证明此种新型天线完全可以满足反射阵天线的精度要求. 展开更多
关键词 反射阵天线 悬索设计 非线性屈曲分析 形面精度
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超高速碰撞形成一次碎片云特性 被引量：4
13
作者 汪庆桃 张庆明 +1 位作者 吴克刚 李必红 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期124-128,共5页
对超高速碰撞数值模拟方法进行了讨论。采用ANSYS/AUTODYN程序的SPH方法,对球形弹丸超高速撞击时弹丸的破碎、碎片云的形成及扩展过程进行数值模拟,其结果与实验结果进行比较,并验证了计算方法和模型参数的正确性。在此基础上采用数值... 对超高速碰撞数值模拟方法进行了讨论。采用ANSYS/AUTODYN程序的SPH方法,对球形弹丸超高速撞击时弹丸的破碎、碎片云的形成及扩展过程进行数值模拟,其结果与实验结果进行比较,并验证了计算方法和模型参数的正确性。在此基础上采用数值模拟方法,对钨合金、轧制均质装甲及LY12铝三种材料的球形弹丸超高速撞击靶板之后形成的一次碎片云形貌及演化规律进行了研究,并基于量纲分析方法得出了碎片云特征参数(碎片云头部速度、径向最大膨胀速度及膨胀角)随初始撞击条件的变化规律。 展开更多
关键词 超高速碰撞 SPH方法 碎片云 演化规律
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空间展开折叠桁架结构动力学分析研究 被引量：6
14
作者 陈务军 关富玲 董石麟 《计算力学学报》 CAS CSCD 2000年第4期410-416,共7页
本文以笛卡尔坐标系下节点自然坐标为未知量 ,建立了桁架结构系的基本运动力学方程 ,并首次推导出桁架结构中常用节点附加几何约束方程 ,相应约束 Jacobi矩阵及其导数矩阵 ,采用奇异值分解法求约束 Jacobi矩阵的零空间基和 M- P广义逆 ... 本文以笛卡尔坐标系下节点自然坐标为未知量 ,建立了桁架结构系的基本运动力学方程 ,并首次推导出桁架结构中常用节点附加几何约束方程 ,相应约束 Jacobi矩阵及其导数矩阵 ,采用奇异值分解法求约束 Jacobi矩阵的零空间基和 M- P广义逆 ,并由矩阵缩减法建立了带约束桁架体系的运动力学方程和求解方法。数值算例表明该方法适于可展折叠桁架结构运动力学分析。 展开更多
关键词 几何约束方程 航天 空间展开折叠桁架结构 动力学分析
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一种载人航天器结构密封失效模式分析及改进设计 被引量：3
15
作者 常洁 王波 +2 位作者 夏祥东 张琳 古青波 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2020年第5期71-76,共6页
针对载人航天器密封结构中双向压缩状态的密封件在长期使用过程中可能出现材料磨损,进而出现密封失效问题,文章提出了一种以降低剪切应力为目标的密封匹配设计方法,通过改善密封件与密封槽之间的变形关系,使得密封件受压后变形较为协调... 针对载人航天器密封结构中双向压缩状态的密封件在长期使用过程中可能出现材料磨损,进而出现密封失效问题,文章提出了一种以降低剪切应力为目标的密封匹配设计方法,通过改善密封件与密封槽之间的变形关系,使得密封件受压后变形较为协调。经有限元分析,剪切应力降低70%。针对改进前后的设计方法,进行了试验验证,结果表明:密封件耐磨寿命提高1倍,有效避免了剪切导致密封失效模式的发生,可为类似的载人航天器密封结构设计提供参考。 展开更多
关键词 载人航天器 双向压缩 密封失效 剪切 改进设计
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Z形折叠管充气展开过程数值模拟与试验 被引量：4
16
作者 卫剑征 杜星文 +1 位作者 谭惠丰 赫晓东 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2009年第3期16-22,共7页
针对某型充气太阳能帆板的充气管展开过程,采用分段式充气体积控制模型,基于有限元方法模拟了Z形折叠管在空间零重力环境下充气展开过程,分析了管各折叠段内体积和压力的变化,讨论充气速率对展开动力学特性的影响,并与文献结果进行对比... 针对某型充气太阳能帆板的充气管展开过程,采用分段式充气体积控制模型,基于有限元方法模拟了Z形折叠管在空间零重力环境下充气展开过程,分析了管各折叠段内体积和压力的变化,讨论充气速率对展开动力学特性的影响,并与文献结果进行对比.建立了充气展开气浮导轨试验系统,进行了充气展开试验.结果表明充气速率对展开过程有明显影响,提高充气速率减缩因子可有效地降低管展开瞬时产生的冲击力作用. 展开更多
关键词 Z形折叠管 充气 展开动力学 气浮导轨 有限元法
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支架的振动控制 被引量：3
17
作者 田晓耕 沈亚鹏 +1 位作者 张元冲 陈儒 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期136-140,共5页
利用 Hamilton原理 ,考虑压电材料的机电耦合效应 ,建立含压电材料结构的有限元控制方程。采用数值分析方法研究了支架振动的主动控制、主被动联合控制和振动隔离 。
关键词 速度反馈 振动主动控制 支架 航天结构
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接触热阻对疏导式热防护结构防热效果的影响 被引量：6
18
作者 刘冬欢 尚新春 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1834-1841,共8页
采用内置高温热管的疏导式热防护结构是一种新型高效的热防护方式,热管与高温复合材料之间的接触热阻(TCR)对防热效果有重大的影响。首先给出了一种疏导式热防护结构的计算模型,进而采用间接耦合的方法建立了由接触热阻引起的热力耦合... 采用内置高温热管的疏导式热防护结构是一种新型高效的热防护方式,热管与高温复合材料之间的接触热阻(TCR)对防热效果有重大的影响。首先给出了一种疏导式热防护结构的计算模型,进而采用间接耦合的方法建立了由接触热阻引起的热力耦合问题的计算格式,在此基础上对不同预留间隙条件下的热防护结构进行了热力耦合分析,重点考察了接触热阻对其防热效果的影响。研究结果表明,采用预留装配间隙的方法可以有效降低结构的应力水平,但同时使得界面接触热阻增加,从而使得结构驻点温度升高,因此在采用预留间隙设计时必须在考虑界面接触热阻的条件下从结构强度和温度两方面对结构进行安全性评估。 展开更多
关键词 疏导式热防护 接触热阻 高温热管 热力耦合 预留间隙
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采样机械臂关节月表环境适应性设计 被引量：7
19
作者 王康 张沛 +1 位作者 林云成 李德伦 《航天器环境工程》 2017年第5期482-489,共8页
文章针对月球表面采样任务对机械臂关节防尘、耐高低温和轻量化的特殊要求,提出一种由永磁同步电机驱动、2K-H行星减速器+谐波减速器传动的关节设计方案。该方案采用电机的齿槽转矩提供关节制动力矩,并采用前馈力矩补偿控制的方法消除... 文章针对月球表面采样任务对机械臂关节防尘、耐高低温和轻量化的特殊要求,提出一种由永磁同步电机驱动、2K-H行星减速器+谐波减速器传动的关节设计方案。该方案采用电机的齿槽转矩提供关节制动力矩,并采用前馈力矩补偿控制的方法消除齿槽转矩引起的速度波动,节省了制动器的配置;通过控制减速器传动侧隙、电机定子与壳体的过盈量及密封垫片厚度,实现关节在-100~160℃高低温环境的热匹配和防尘。仿真分析和样机试验结果验证了关节设计方案可满足月表采样的月面特殊环境要求。 展开更多
关键词 采样机械臂 关节 月球探测 月表环境 环境适应性
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钢球式解锁螺栓分离装置的强度计算 被引量：5
20
作者 叶耀坤 严楠 杨立欣 《航天返回与遥感》 2010年第6期66-72,共7页
基于失效分析方法,文章确定了某钢球式火工分离装置各组成部件的强度最薄弱环节,并针对这些环节进行了受力分析与最大承载力计算,通过计算得到了外筒壁厚与钢球直径的尺寸设计是影响分离装置总体载荷强度的关键。同时,对火工分离装置进... 基于失效分析方法,文章确定了某钢球式火工分离装置各组成部件的强度最薄弱环节,并针对这些环节进行了受力分析与最大承载力计算,通过计算得到了外筒壁厚与钢球直径的尺寸设计是影响分离装置总体载荷强度的关键。同时,对火工分离装置进行了分离能力与承载力的试验,结果表明文章提出的强度计算能准确估算出分离装置最大承载力,为类似航天器火工装置的尺寸设计以及小型化设计提供了理论参考依据。 展开更多
关键词 钢球式解锁螺栓 火工分离 失效分析 强度计算 航天器机构
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