可展开桁架动力学性能分析开题报告

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1. 研究目的与意义

桁架是由一些直杆组成的三角形框构成的几何形状不变的结构物。空间桁架各杆件轴线和所受外力不在同一平面上，其结点为光滑球铰结点。在外界载荷或激励作用下能够使得结构部件的空间位置以及形状发生改变的可动结构可归为可展开结构。外界驱动使得可展开结构从收拢折叠状态以可控制的方式展开到预定的工作状态，且在展开后在可接受的载荷范围内可保持展开结构的力学稳定性。

可展开结构一般处于收拢折叠状态，工作时需要达到完全展开的工作状态。因此，结构所占空间体积较小，易于储存和运输；外界驱动载荷作用下，结构展开到稳定工作状态，进而进行锁定，以维持工作状态。然而，展开过程为不稳定过程，需要对起过程进行动力学性能的分析，以便达到稳定。

通过动力学分析可以为可展开结构的设计提供帮助，了解结构的运动规律。找到结构在理论方面的薄弱环节，为可展开桁架的正常工作提供保障。利用多体系统动力学建立可展开结构的数学模型，并进行求解具有重要意义。

2. 国内外研究现状分析

1国外发展现状

空间可展开结构的动力学理论分析主要借助于多体系统动力学的多年研究成果。多体系统动力学的研究内容包括运动、力、以及力与运动之间的关系，同时还有动力学基本方程的推导。其借助的理论为能量守恒原理、牛顿运动定律以及基于牛顿运动定律所衍生的动量定理、虚功原理、达朗贝尔原理等。在实际的多体系统动力学分析中，拉格朗日和牛顿－欧拉法以及凯恩法、图论法以及变分法最为常用。

国外研究人员早在20世纪60年代就将多体系统动力学的研究范畴拓展到了航天领域。国外研究人员采用多体动力学的理论分析方法对约束系统下的多体系统以及属于多体系统范畴的可展开结构进行了一些一些卓有成效的分析工作，分别在建立分析模型、动力学方程的解算、采用数值的方法进行分析以及采用程序进行仿真实验等方面进行了大量的研究工作。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容

1)采用理论力学、机械原理等知识，以及adams分析可展开桁架结构的运动及展开性能；

2)学习结构动力学知识，采用理论分析或有限元方法分析可展结构展开锁定状态下的动态特性；

4. 研究创新点

根据理论力学，机械原理的内容，计算分析出桁架伸缩的运动轨迹数学方程，再通过MATLAB软件绘制出运动轨迹路线，然后运用Adams模拟动态展开过程；接着运用结构动力学知识，采用理论分析或有限元方法分析可展结构展开锁定状态下的动态特性；最后通过模态试验方法，测试可展桁架结构的动态特性。