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碳纤维复合材料具有较高的比刚度、比强度、可设计性好等优点,广泛应用于航空航天领域,其损伤分析成为空间机械臂性能关注的重要问题,本文基于复合材料渐进损伤分析方法,建立适用于碳纤维复合材料的渐进损伤分析模型,对复合材料层合板的渐进损伤过程进行了模拟;采用有限元建模理论,完成了空间机械臂的有限元建模工作,并对抓捕工况过程中机械臂的能量响应及动力学响应过程进行了分析;空间机械臂作为典型低频系统,在受外载冲击时其震颤难以停止,本文基于高阻尼复层结构理论,针对一层合板结构进行初步分析,验证此方法具备较好的提高基频,抑振振动的能力。主要工作包含如下。(1)复合材料损伤模型建立与子程序开发。通过对碳纤维复合材料脆性破坏机理及相关损伤形式的研究,基于渐进损伤分析的研究方法,对ABAQUS有限元软件的USDFLD子程序进行二次开发,建立了适用于碳纤维复合材料的渐进损伤失效模型,解决目前通用有限元软件对复合材料损伤分析易出现收敛困难、建模单元受限、失效模型较少等缺点,能够对复合材料结构进行精准有效的损伤分析。(2)复合材料损伤模型验证及应用。对带中孔的复合材料层合板进行极限承载能力分析与渐进损伤演化分析,通过与相关文献实验数值对于,校核了复合材料渐进损伤失效模型的准确性,并将损伤模型应用于变刚度复合材料的损伤分析中,完成了变刚度层合板与常刚度层合板的承载能力对比,表明变刚度复合材料层合板具备更加灵活的设计性,可以根据任务需求进行纤维参考路径的设计,从而实现载荷的重新分配,提高整个结构的性能。(3)基于复合材料损伤模型的空间机械臂建模分析。考虑并解决空间机械臂材料模型、关节连接模型、边界约束、抓捕工况等效问题,建立我国某在研空间机械臂等效有限元分析模型。对空间机械臂进行模态分析工作,完成碳纤维复合材料臂杆的承载能力分析,计算臂杆的极限承载能力,模拟碳纤维复合材料臂杆的渐进损伤失效过程;(4)空间机械臂动力学响应及抑振研究。基于多体系统动力学分析方法,完成抓捕工况下空间机械臂系统的能量传递分析与动力学响应分析,计算得出空间机械臂基频及震颤过程能量相应幅值,并基于高阻尼复层结构理论,提出一种提高空间机械臂基频及抑振震颤的被动抑振方法,完成空间机械臂系统的抑振能力研究。