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空間超彈可展開機構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化

空間超彈可展開機構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化

作者：楊慧
出版社：化學(xué)工業(yè)出版社出版時間：2022-08-01
開本： 16開 頁數(shù)： 264
中 圖 價:¥89.6(7.0折) 定價  ¥128.0 登錄后可看到會員價
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空間超彈可展開機構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 版權(quán)信息

空間超彈可展開機構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 本書特色

適讀人群 ：本書面向航天領(lǐng)域的科研工作者，同時亦可供高等院校航空宇航科學(xué)與技術(shù)、機械工程等相關(guān)專業(yè)的師生參考。宇航領(lǐng)域的研究與發(fā)展對太空探測、軍事防御、國家通信、環(huán)境監(jiān)測等至關(guān)重要。宇航技術(shù)的科研與應(yīng)用也越來越受到重視。本書是宇航領(lǐng)域基礎(chǔ)研究的重要分支，主要是針對空間超彈可折展機構(gòu)的設(shè)計與優(yōu)化展開的，主要介紹了空間超彈可展開機構(gòu)的功能、需求、特點與應(yīng)用，以及超彈可展開機構(gòu)中超彈性鉸鏈和超彈性伸桿理論分析、仿真與優(yōu)化。本書有以下兩大特色： （1）內(nèi)容系統(tǒng)，邏輯清晰。 本書從建模理論、試驗設(shè)計、實驗分析等角度全面系統(tǒng)地介紹了空間超彈可折展機構(gòu)的設(shè)計與優(yōu)化理論與方法、章節(jié)編排上也是按照由易到難逐層推進的原則安排的。內(nèi)容系統(tǒng)，邏輯清晰。 （2）前沿理論，意義重大。本書研究的內(nèi)容是宇航領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論，對行業(yè)的發(fā)展有重要影響。通過本書內(nèi)容，以期豐富和完善空間超彈可展開機構(gòu)的結(jié)構(gòu)類型，為進一步推動空間超彈可展開機構(gòu)在薄膜天線、太陽帆和阻力帆中的應(yīng)用。

空間超彈可展開機構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 內(nèi)容簡介

本書概述了空間超彈可展開機構(gòu)的特點與分類、發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用情況，系統(tǒng)介紹了空間超彈可展開機構(gòu)的設(shè)計理論與優(yōu)化方法。全書共分為11 章，分別介紹了空間超彈可展開機構(gòu)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，薄壁殼體彎曲理論，空間可展開機構(gòu)性能優(yōu)化的理論基礎(chǔ)，超彈性鉸鏈力矩特性理論建模，超彈性鉸鏈纏繞過程力學(xué)性能分析與優(yōu)化，超彈三棱柱伸展臂等效建模與實驗，雙層環(huán)形天線超彈可展開機構(gòu)設(shè)計，人形桿單側(cè)驅(qū)動可展開機構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化，開口超彈性伸桿純彎曲力矩建模與優(yōu)化，封閉截面超彈性伸桿力學(xué)特性分析，百米級拋物柱面天線折展機構(gòu)設(shè)計與分析，以期豐富和完善空間超彈可展開機構(gòu)的理論體系，進一步推動空間超彈可展開機構(gòu)的應(yīng)用。 本書面向航天領(lǐng)域的科研工作者，同時亦可供高等院校航空宇航科學(xué)與技術(shù)、機械工程等相關(guān)專業(yè)的師生參考。

空間超彈可展開機構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 目錄

第1章 緒論 001
1.1 概述 001
1.2 空間超彈可展開機構(gòu)類型 002
1.2.1 充氣式可展開機構(gòu) 002
1.2.2 形狀記憶型可展開機構(gòu) 003
1.2.3 超彈性鉸鏈驅(qū)動可展開機構(gòu) 004
1.2.4 超彈性伸桿驅(qū)動可展開機構(gòu) 006
1.3 空間超彈可展開機構(gòu)力學(xué)特性研究 008
1.4 空間超彈可展開機構(gòu)主要研究內(nèi)容 009
1.5 本章小結(jié) 011
參考文獻 011

第2章 薄壁殼體彎曲理論 014
2.1 概述 014
2.2 殼體單元的廣義胡克定律 015
2.2.1 剪切變形和基爾霍夫假設(shè) 015
2.2.2 平面殼體廣義胡克定律 016
2.2.3 應(yīng)變能 020
2.3 對稱載荷下的圓柱殼體受力分析 021
2.3.1 基本方程 021
2.3.2 控制方程及其解 023
2.4 本章小結(jié) 024
參考文獻 024

第3章 空間可展開機構(gòu)性能優(yōu)化的理論基礎(chǔ) 026
3.1 概述 026
3.2 代理模型方法 027
3.2.1 多項式響應(yīng)面法 027
3.2.2 徑向基函數(shù)法 028
3.2.3 Kriging 響應(yīng)面法 030
3.2.4 反向傳遞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法 032
3.3 實驗設(shè)計方法 033
3.3.1 全因子實驗設(shè)計 034
3.3.2 正交實驗設(shè)計 034
3.3.3 拉丁超立方實驗設(shè)計 035
3.4 本章小結(jié) 036
參考文獻 036

第4章 超彈性鉸鏈力矩特性理論建模 038
4.1 概述 038
4.2 單帶簧超彈性鉸鏈峰值力矩建模分析 039
4.2.1 經(jīng)典非線性彎曲力學(xué)特性 039
4.2.2 單帶簧純彎曲應(yīng)變能數(shù)學(xué)建模 043
4.3 多帶簧超彈性鉸鏈力矩建模分析 052
4.3.1 多帶簧超彈性鉸鏈穩(wěn)態(tài)力矩模型 052
4.3.2 對向多帶簧超彈性鉸鏈折疊峰值力矩建模 053
4.3.3 背向超彈性鉸鏈折疊峰值力矩建模 057
4.3.4 參數(shù)研究 060
4.4 折疊峰值力矩和穩(wěn)態(tài)力矩實驗驗證 063
4.4.1 鉸鏈材料性能測試 063
4.4.2 單帶簧超彈性鉸鏈彎曲實驗 064
4.4.3 多帶簧超彈性鉸鏈彎曲實驗 070
4.5 本章小結(jié) 075
參考文獻 075

第5章 超彈性鉸鏈纏展過程力學(xué)性能分析與優(yōu)化 077
5.1 概述 077
5.2 整體式雙縫超彈性鉸鏈力學(xué)性能優(yōu)化 078
5.2.1 有限元模型及其實驗驗證 078
5.2.2 多項式代理模型 080
5.2.3 準(zhǔn)靜態(tài)多目標(biāo)優(yōu)化 084
5.2.4 幾何參數(shù)研究 087
5.3 對向雙層超彈性鉸鏈力學(xué)性能優(yōu)化 091
5.3.1 有限元模型及其實驗驗證 091
5.3.2 準(zhǔn)靜態(tài)折展代理模型 094
5.3.3 準(zhǔn)靜態(tài)折展優(yōu)化 096
5.4 對向超彈性鉸鏈展開過程分析與優(yōu)化 098
5.4.1 展開動力學(xué)實驗 098
5.4.2 對向雙層超彈性鉸鏈仿真模型修正 103
5.4.3 多項式代理模型 105
5.4.4 展開過沖角度和鎖定時間優(yōu)化 107
5.5 本章小結(jié) 109
參考文獻 110

第6章 超彈三棱柱伸展臂等效建模與實驗 111
6.1 概述 111
6.2 超彈三棱柱伸展臂等效梁建模 112
6.2.1 超彈三棱柱伸展臂設(shè)計與等效流程 112
6.2.2 超彈三棱柱伸展臂單元應(yīng)變能與動能計算 114
6.2.3 連續(xù)梁理論的應(yīng)用 122
6.2.4 超彈三棱柱伸展臂連續(xù)梁等效模型建立 123
6.2.5 超彈三棱柱伸展臂模態(tài)理論分析 124
6.2.6 展開狀態(tài)模態(tài)仿真分析 127
6.3 靜力學(xué)分析 130
6.3.1 彎曲剛度 130
6.3.2 拉伸剛度 133
6.3.3 壓縮剛度 134
6.4 超彈三棱柱伸展臂實驗研究 135
6.4.1 靜剛度實驗 136
6.4.2 展開重復(fù)精度測試 138
6.4.3 基頻測試分析 139
6.5 本章小結(jié) 144
參考文獻 145

第7章 雙層環(huán)形天線超彈可展開機構(gòu)設(shè)計 146
7.1 概述 146
7.2 雙層環(huán)形天線超彈可展開機構(gòu)的構(gòu)型優(yōu)選 146
7.2.1 基本可展開單元構(gòu)建 146
7.2.2 雙層環(huán)形天線超彈可展開機構(gòu)構(gòu)建 148
7.2.3 雙層環(huán)形天線超彈可展開機構(gòu)動力學(xué)特性公式化建模 153
7.2.4 不同口徑下雙層結(jié)構(gòu)形式的選擇 154
7.2.5 雙層環(huán)形天線超彈可展開機構(gòu)可展開條件分析 157
7.3 內(nèi)外層環(huán)形天線超彈可展開天線機構(gòu)設(shè)計 158
7.3.1 內(nèi)外層展開單元的展開驅(qū)動設(shè)計 158
7.3.2 內(nèi)外層展開機構(gòu)單元設(shè)計 160
7.3.3 內(nèi)外層展開單元幾何參數(shù)優(yōu)化設(shè)計 161
7.3.4 雙層環(huán)形天線可展開機構(gòu)模態(tài)分析 162
7.3.5 雙層環(huán)形天線超彈可展開機構(gòu) 165
7.4 環(huán)形天線可展開機構(gòu)樣機研制及實驗分析 166
7.4.1 單層環(huán)狀天線可展開單元樣機研制及實驗 166
7.4.2 雙層環(huán)形天線可展開單元研制及實驗分析 170
7.5 本章小結(jié) 171
參考文獻 172

第8章 人形桿單側(cè)驅(qū)動可展開機構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 173
8.1 概述 173
8.2 人形桿壓扁過程應(yīng)力分析 173
8.3 人形桿纏繞過程性能優(yōu)化 178
8.3.1 纏繞過程有限元模型 178
8.3.2 纏繞過程代理模型 181
8.3.3 纏繞過程優(yōu)化 184
8.4 人形桿單側(cè)驅(qū)動機構(gòu)設(shè)計與實驗研究 186
8.4.1 單側(cè)驅(qū)動機構(gòu)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 186
8.4.2 徑向高剛度預(yù)緊機構(gòu) 187
8.4.3 單側(cè)驅(qū)動機構(gòu)展收實驗驗證 188
8.5 本章小結(jié) 189
參考文獻 190

第9章 開口超彈性伸桿純彎曲力矩建模與優(yōu)化 191
9.1 概述 191
9.2 M 形桿純彎曲峰值力矩建模與分析 192
9.2.1 單片彈性伸桿彎矩求解 192
9.2.2 M 形桿中的單片桿力矩模型 197
9.2.3 M 形桿彎曲力矩建模分析 199
9.2.4 實驗驗證 205
9.3 N 形桿壓扁過程分析與展開態(tài)剛度優(yōu)化 209
9.3.1 N 形桿壓扁過程應(yīng)力分析 209
9.3.2 N 形桿展開態(tài)剛度優(yōu)化 213
9.4 C 形桿纏繞和展開過程性能優(yōu)化 220
9.4.1 有限元模型 220
9.4.2 代理模型 220
9.4.3 C 形桿纏繞和展開過程優(yōu)化 223
9.5 本章小結(jié) 223
參考文獻 224

第10章 封閉截面超彈性伸桿力學(xué)特性分析 225
10.1 概述 225
10.2 單元胞豆莢蜂窩桿壓扁過程性能分析 226
10.2.1 幾何模型 226
10.2.2 單元胞豆莢蜂窩桿壓扁過程有限元模型 227
10.2.3 徑向基函數(shù)代理模型 228
10.2.4 單元胞豆莢蜂窩桿壓扁過程性能優(yōu)化 229
10.3 四元胞豆莢蜂窩桿纏繞過程性能優(yōu)化 231
10.3.1 幾何模型 231
10.3.2 四元胞豆莢蜂窩桿有限元模型 231
10.3.3 反向傳遞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法代理模型 233
10.3.4 四元胞豆莢蜂窩桿纏繞過程性能優(yōu)化 235
10.4 本章小結(jié) 236
參考文獻 236

第11章 百米級拋物柱面天線折展機構(gòu)設(shè)計與分析 237
11.1 概述 237
11.2 拋物柱面天線可展開機構(gòu)設(shè)計 238
11.2.1 多超彈性鉸鏈拋物柱面天線可展開機構(gòu) 238
11.2.2 M 形桿超彈拋物柱面天線可展開機構(gòu) 245
11.3 天線折展機構(gòu)靜力學(xué)特性分析 248
11.3.1 機構(gòu)靜力學(xué)分析 248
11.3.2 軸向拉伸剛度 249
11.3.3 軸向壓縮剛度 252
11.4 超彈性鉸鏈驅(qū)動的機構(gòu)運動學(xué)分析 255
11.4.1 縱向展開運動分析 255
11.4.2 橫向展開運動分析 258
11.4.3 超彈性鉸鏈逐個展開的運動情況分析 260
11.5 本章小結(jié) 262
參考文獻 263

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空間超彈可展開機構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化 作者簡介

楊慧，女，博士研究生，安徽大學(xué)電氣工程與自動化學(xué)院副教授。2015年楊慧于哈爾濱工業(yè)大學(xué)航空宇航制造工程專業(yè)獲工學(xué)博士學(xué)位，2011年于哈爾濱工業(yè)大學(xué)機器人技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗室獲碩士學(xué)位。2015~2021年任職于安徽大學(xué)，2022年1月起任教于燕山大學(xué)機械工程學(xué)院機器人重點實驗室，研究方向：宇航空間可折展機構(gòu)、機器人、變形翼骨架機構(gòu)等。主講《機械原理》、《機械設(shè)計》、《工程制圖》和《機器人技術(shù)》等課程，主持“2020年省級線下課程-機械原理”1項。

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