空间圈套式绳索捕获动力学建模及接触碰撞分析

论文摘要

空间圈套式绳索捕获机构由于具有大容差、软接触的特性,已经逐渐被应用于太空中大型航天器的捕获任务中。柔性钢丝绳作为该捕获机构的执行元件,在捕获过程中的动力学特性对捕获任务有直接的影响。提出了一种基于拉伸/扭转弹簧-质点模型的柔性钢丝绳动力学建模方法,并在此基础上通过引入虚拟弹簧的概念,实现了对空间圈套式绳索捕获过程的模拟。建立了以柔性钢丝绳离散段长度、偏转角及俯仰角为变量的柔性钢丝绳动力学方程;在此基础上,分析了捕获机构的几何约束并计算了柔性钢丝绳的初始状态;通过曲面函数拟合的方式确定了目标载荷与柔性钢丝绳之间的接触刚度系数,并进一步的利用Hertz-阻尼模型完成了对动态接触力的计算。仿真结果表明该方法可以模拟空间圈套式绳索捕获过程中柔性钢丝绳的运动状态并对接触碰撞力进行评估。

论文目录

• 1 问题描述
• 2 柔性钢丝绳动力学建模
•   2.1 数学描述
•   2.2 基本运动方程
•   2.3 抗弯特性等效
• 3 圈套式绳索捕获约束分析
• 4 柔性钢丝绳接触动力学建模
•   4.1 接触碰撞假设
•   4.2 虚拟弹簧
• 5 仿真实验
•   5.1 柔性钢丝绳运动状态仿真
•   5.2 圈套式绳索捕获接触碰撞分析
• 6 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 张龙

关键词: 圈套式捕获,柔性钢丝绳,动力学方程,接触碰撞

来源: 振动与冲击 2019年10期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑

专业: 航空航天科学与工程

单位: 中国科学院太空应用重点实验室,中国科学院空间应用工程与技术中心

基金: 国家自然科学基金(11672294)

分类号: V441

DOI: 10.13465/j.cnki.jvs.2019.10.011

页码: 71-78

总页数: 8

文件大小: 1603K

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