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题名柔性航天器动力学方程一般形式的工程简化方法
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作者
邹元杰
邓润然
史纪鑫
葛东明
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机构
北京空间飞行器总体设计部
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出处
《中国空间科学技术(中英文)》
北大核心
2025年第2期70-78,共9页
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基金
民用航天预研项目(D020104)。
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文摘
在完备的柔性航天器动力学二阶微分方程一般形式的基础上,提出一般方程的工程简化方法。首先,采用平动集中质量方法对相关积分项进行了简化处理,忽略单元自身转动惯量对总惯量的影响以及板壳单元、梁单元等转角运动的影响,将体积分运算统一转化为节点相关变量与平动质量乘积的求和运算;其次,依据“小变形假设”,对含结构变形参量的方程系数矩阵进行简化,忽略结构振动位移对节点位置矢量的影响,使非线性系数矩阵转化为常系数矩阵。通过简化处理,柔性航天器动力学方程一般形式的所有项均被保留,而其积分项和系数矩阵的计算,在满足工程精度要求的前提下得到大幅简化,便于编程实现和工程实施。提出的工程简化方法主要用于柔性航天器在大范围、复杂运动过程中的动力学仿真分析,后续可以由单体动力学进一步拓展至多体动力学,解决在轨组装航天器、空间机器人/机械臂等空间结构系统的柔性多体动力学问题。数值算例验证了工程简化方法的合理性和有效性。
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关键词
柔性航天器
动力学
一般形式
工程简化方法
平动集中质量方法
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Keywords
flexible spacecraft
dynamics
general formulation
engineering simplified approach
translational lumped mass method
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分类号
V412
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
V474
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
O313
[理学—一般力学与力学基础]
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