Características de vibración de vigas cantilever flexibles asimétricas conectadas a un cuerpo rígido central
Autores: Gong, Dehuang; Wei, Xueqian; Liu, Hongli; Li, Fengming
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Características de vibración de vigas cantilever flexibles asimétricas conectadas a un cuerpo rígido central
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Alas solares
Distribución de masa asimétrica
Propiedades de vibración
Sistema estructural
Fenómeno de localización de modos
Análisis dinámico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
Un satélite con dos alas solares puede ser modelado utilizando un par de vigas cantilever flexibles simétricas conectadas a un cuerpo rígido central. Debido a ciertas razones, las vigas cantilever flexibles simétricas pueden convertirse en asimétricas, lo que inevitablemente influirá en las propiedades de vibración del sistema estructural. Al cambiar los tamaños estructurales y agregar masa local a un lado de las dos vigas, se obtiene un sistema estructural con distribución de masa asimétrica y se investigan sus características de vibración. Se emplea el principio de Hamilton con el método de modos asumidos para establecer la ecuación de movimiento del sistema estructural asimétrico. Se calculan las frecuencias naturales, las formas de modo, las curvas de respuesta en frecuencia y los históricos de desplazamiento en el tiempo del sistema, y se comparan con los del sistema estructural con distribución de masa simétrica. La corrección y viabilidad del presente método analítico se verifican mediante el método de elementos finitos (FEM) y un experimento de vibración. Los resultados analíticos muestran que la asimetría de masa de las dos vigas conduce al fenómeno de localización de modos, y el efecto de acoplamiento entre las dos vigas y el cuerpo rígido central se ve potenciado. Cuanto mayor sea la asimetría de masa y más cerca esté la posición de la masa local añadida del extremo de la viga cantilever, más evidente será el fenómeno de localización de modos y más evidente será el efecto de acoplamiento entre las dos vigas y el cuerpo rígido central. Los resultados de la presente investigación son útiles para el análisis dinámico y el diseño de estructuras de naves espaciales compuestas por alas solares flexibles y un cuerpo rígido central.
Descripción
Un satélite con dos alas solares puede ser modelado utilizando un par de vigas cantilever flexibles simétricas conectadas a un cuerpo rígido central. Debido a ciertas razones, las vigas cantilever flexibles simétricas pueden convertirse en asimétricas, lo que inevitablemente influirá en las propiedades de vibración del sistema estructural. Al cambiar los tamaños estructurales y agregar masa local a un lado de las dos vigas, se obtiene un sistema estructural con distribución de masa asimétrica y se investigan sus características de vibración. Se emplea el principio de Hamilton con el método de modos asumidos para establecer la ecuación de movimiento del sistema estructural asimétrico. Se calculan las frecuencias naturales, las formas de modo, las curvas de respuesta en frecuencia y los históricos de desplazamiento en el tiempo del sistema, y se comparan con los del sistema estructural con distribución de masa simétrica. La corrección y viabilidad del presente método analítico se verifican mediante el método de elementos finitos (FEM) y un experimento de vibración. Los resultados analíticos muestran que la asimetría de masa de las dos vigas conduce al fenómeno de localización de modos, y el efecto de acoplamiento entre las dos vigas y el cuerpo rígido central se ve potenciado. Cuanto mayor sea la asimetría de masa y más cerca esté la posición de la masa local añadida del extremo de la viga cantilever, más evidente será el fenómeno de localización de modos y más evidente será el efecto de acoplamiento entre las dos vigas y el cuerpo rígido central. Los resultados de la presente investigación son útiles para el análisis dinámico y el diseño de estructuras de naves espaciales compuestas por alas solares flexibles y un cuerpo rígido central.