太陽能板折疊機(jī)構(gòu)展開過程仿真分析

【摘要】：太陽能發(fā)電技術(shù)在能源問題日益凸顯的今天得到廣泛應(yīng)用，應(yīng)急發(fā)電車作為重要的移動(dòng)電源裝置在應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害、突發(fā)事件時(shí)都起到了極其重要的作用，將太陽能發(fā)電技術(shù)與應(yīng)急發(fā)電車相結(jié)合，提出太陽能應(yīng)急發(fā)生電車的研發(fā)這一研究課題，在工程研究領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。 本文的研究對(duì)象—太陽能板折疊機(jī)構(gòu)—是太陽能應(yīng)急發(fā)生電車的重要組成部分，同時(shí)也是主要的能量轉(zhuǎn)換裝置，其結(jié)構(gòu)性能對(duì)太陽能應(yīng)急發(fā)生電車的研發(fā)工作有很大影響。太陽能板折疊機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，屬于大型機(jī)械裝置，本文采用虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)其展開過程的動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行研究，主要工作有： 對(duì)太陽能板折疊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理簡化，應(yīng)用UG軟件建立機(jī)構(gòu)主要部件的三維幾何模型并完成裝配，將裝配好的模型導(dǎo)入到多體動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件MSC.ADAMS中，建立機(jī)構(gòu)的多剛體動(dòng)力學(xué)模型并進(jìn)行仿真分析，得到了太陽能板折疊機(jī)構(gòu)在展開過程中的動(dòng)力學(xué)性能以及關(guān)鍵構(gòu)件的受力情況。 綜合應(yīng)用UG、ADAMS、ANSYS三種軟件對(duì)機(jī)構(gòu)中的內(nèi)、外側(cè)展開臂結(jié)構(gòu)以及活動(dòng)支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行協(xié)同建模與聯(lián)合仿真，通過有限元分析校核構(gòu)件的強(qiáng)度和機(jī)構(gòu)的使用安全性。 考慮機(jī)構(gòu)整體大位移運(yùn)動(dòng)與構(gòu)件小位移變形之間的耦合，將活動(dòng)支架和兩個(gè)內(nèi)側(cè)展開臂看作是柔性結(jié)構(gòu)，建立機(jī)構(gòu)剛-柔耦合動(dòng)力學(xué)仿真模型，重新對(duì)撐桿子系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，得到考慮構(gòu)件柔性后的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析并與全剛體模型的仿真結(jié)果對(duì)比。 本文用虛擬樣機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)太陽能板折疊機(jī)構(gòu)的展開過程，并得到機(jī)構(gòu)在展開過程的動(dòng)力學(xué)特性，研究成果可以為折疊太陽能電池板等大型結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)仿真分析提供參考依據(jù)。 【關(guān)鍵詞】：太陽能板折疊機(jī)構(gòu) 虛擬樣機(jī) 動(dòng)力學(xué)仿真 剛-柔耦合動(dòng)力學(xué)模型 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM615;TH112
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 研究工程背景和意義11-12
• 1.2 太陽能板折疊機(jī)構(gòu)簡介12-13
• 1.3 與課題相關(guān)的國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)13-15
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線15-17
• 第2章 虛擬樣機(jī)技術(shù)及多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論17-24
• 2.1 虛擬樣機(jī)技術(shù)簡介17-20
• 2.1.1 實(shí)現(xiàn)過程17-18
• 2.1.2 意義18-19
• 2.1.3 虛擬樣機(jī)技術(shù)在工程領(lǐng)域的應(yīng)用19-20
• 2.2 多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本理論20-24
• 2.2.1 多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)20-21
• 2.2.2 多柔體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)21
• 2.2.3 多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)數(shù)值求解21-22
• 2.2.4 剛性問題與相容性問題22-24
• 第3章 太陽能板折疊機(jī)構(gòu)幾何建模24-30
• 3.1 三維建模軟件的選擇24-25
• 3.2 太陽能板折疊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及性能參數(shù)介紹25-27
• 3.2.1 太陽能板折疊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)說明25-26
• 3.2.2 太陽能板折疊機(jī)構(gòu)的工作原理26
• 3.2.3 太陽能板折疊機(jī)構(gòu)的性能參數(shù)26-27
• 3.3 基于 UG 的太陽能板折疊機(jī)構(gòu)幾何建模27-28
• 3.3.1 建模前準(zhǔn)備27
• 3.3.2 機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的 UG 建模27-28
• 3.4 UG 與 ADAMS 之間的模型數(shù)據(jù)傳輸28-29
• 3.5 本章小結(jié)29-30
• 第4章 太陽能板折疊機(jī)構(gòu)虛擬樣機(jī)仿真分析30-50
• 4.1 MSC.ADAMS 相關(guān)內(nèi)容30-31
• 4.2 模型中的約束31-33
• 4.3 模型中的載荷33-37
• 4.3.1 彈簧33-34
• 4.3.2 接觸34-35
• 4.3.3 模型中接觸的處理35-36
• 4.3.4 摩擦力36-37
• 4.3.5 模型中摩擦力的處理37
• 4.4 虛擬樣機(jī)的建立37-39
• 4.4.1 虛擬樣機(jī)約束匯總37-38
• 4.4.2 模型驗(yàn)證及虛擬樣機(jī)信息38-39
• 4.5 太陽能板折疊機(jī)構(gòu)展開過程仿真分析39-42
• 4.5.1 仿真前準(zhǔn)備工作39-40
• 4.5.2 撐桿機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)仿真40
• 4.5.3 系統(tǒng)整體虛擬樣機(jī)仿真40-42
• 4.6 仿真結(jié)果分析42-49
• 4.7 本章小結(jié)49-50
• 第5章 構(gòu)件有限元分析50-58
• 5.1 ANSYS 有限元分析相關(guān)內(nèi)容50-51
• 5.2 構(gòu)件幾何模型51
• 5.3 材料特性參數(shù)、網(wǎng)格劃分51-52
• 5.4 邊界條件和載荷的處理52-53
• 5.5 計(jì)算結(jié)果分析53-57
• 5.6 本章小結(jié)57-58
• 第6章 系統(tǒng)剛-柔耦合動(dòng)力學(xué)模型研究58-70
• 6.1 剛-柔耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)簡介58
• 6.2 ADAMS 中建立與使用柔性體58-61
• 6.2.1 建立柔性體的兩種方法58
• 6.2.2 ADAMS 中柔性體的表達(dá)58-59
• 6.2.3 ANSYS 生成模態(tài)中性（MNF）文件59-60
• 6.2.4 ADAMS 建立剛-柔耦合模型60-61
• 6.2.5 柔性體與模型中其他構(gòu)件的連接61
• 6.3 系統(tǒng)剛-柔耦合動(dòng)力學(xué)模型的建立61-65
• 6.3.1 柔性構(gòu)件的建立62-63
• 6.3.2 柔性體與模型的連接63
• 6.3.3 柔性體計(jì)算模態(tài)選擇63-64
• 6.3.4 系統(tǒng)剛-柔耦合動(dòng)力學(xué)模型64-65
• 6.4 撐桿子系統(tǒng)剛-柔耦合動(dòng)力學(xué)模型的仿真65-66
• 6.5 仿真結(jié)果分析66-69
• 6.6 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論與展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-75
• 致謝75-76
• 附錄76

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