一种柔性太阳能电池翼动态载荷非线性分析方法

摘要

本发明属于结构动力学和有限元仿真技术领域，具体为一种柔性太阳能电池翼动态载荷非线性分析方法。本发明提出了柔性电池翼张紧机构、导向机构、悬挂钢丝绳的有限元建模方法；张紧机构和导向机构的预紧力在非线性瞬态响应分析时的施加方法；悬挂钢丝绳只能承拉不能受压的力学特性在NASTRAN求解时的模拟；通过补偿因收藏箱变形导致的悬挂钢丝绳长度的差异，提高非线性迭代收敛性的方法；以及静态预紧力和动态惯性力组合作用下的非线性瞬态响应分析技术。其有益效果在于：其方法简单，构思巧妙。

主权项

一种柔性太阳能电池翼动态载荷非线性分析方法，其特征在于，具体步骤如下：（1） 对张紧机构、导向机构和悬挂钢丝绳分别采用一维杆单元串联一个反置的GAP单元进行建模，利用GAP单元的属性实现张紧机构和导向机构的预紧力施加、钢丝绳只承拉不受压力学特性的模拟、以及收藏箱变形后内外两侧的钢丝绳长度的补偿；（2）利用NASTRAN求解序列SOL106分析柔性翼在预紧力作用下的非线性静态变形；（3）在上述非线性静态变形基础上，利用NASTRAN求解序列SOL129以重新启动方式分析柔性翼在变轨、对接和分离在轨动态惯性力作用下的非线性瞬态响应，预示柔性翼部位的动态受力状态；其中：张紧机构和导向机构的建模方法相同，具体如下：钢丝绳用一维杆单元AB模拟，其纵向刚度与钢丝绳的刚度一致，方向不作限制；一维杆单元AB的节点A连接到电池阵；卷簧用GAP单元CD模拟，其从节点C指向节点D，开启和闭合刚度相同、均为卷簧的刚度，预压力即为张紧力，初始张开位移取为相应位置的钢丝绳长度补偿量的负数；GAP单元的节点D连接到收藏箱的相应位置上；节点C与一维杆单元AB的节点B之间在电池翼展开方向的位移为刚性连接，即为多点约束关系，其余方向的位移和转角均被约束；悬挂钢丝绳的建模方法如下：悬挂钢丝绳只能受拉不能受压，用一个杆单元AB和一个GAP单元CD串联后模拟；杆单元AB的节点A连接到电池阵，节点B与GAP单元节点C在电池翼展开方向的位移为刚性连接，GAP单元节点D连接到收藏箱的相应位置上；杆单元AB的纵向刚度与钢丝绳一致，方向不作限制；GAP单元模拟钢丝绳受拉和受压，其闭合刚度很大，开启刚度很小，初始张开位移取为相应位置的钢丝绳长度补偿量的负数；悬挂钢丝绳不主动提供张紧力，相应GAP单元的预压力属性取为零。