空间高微重力平台脐带线缆刚度分析与测试研究

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为了满足空间科学实验对微重力环境的需求,需增加主动隔振系统,而作为帮助实现供电和数据通信功能的脐带线,是影响主动隔振性能的关键部件,其刚度的大小直接影响隔振的性能。  本文对脐带线的刚度研究采用理论分析和实验测试两种方法。  首先基于弹性细杆的力学模型,建立了线缆的Kirchhoff方程,推导并得出三维空间线缆变形的理论模型。此外,考虑平面载荷作用时,建立了脐带线缆的变形方程和柔度方程,分析并得出影响线缆刚度的关键因素。两种建模方法对于线缆刚度测试研究,起到了理论支撑作用。  其次,建立脐带线缆刚度的实验模型,并开展相应的实验研究。结果表明,线缆的抗弯刚度EI与刚度近似成正比,O型安装的线缆刚度比C型刚度小、线缆的长度和根数与刚度成线性关系等。本实验研究为线缆的刚度优化提供了指导作用。  针对脐带线刚度测试研究,研制了一套新型脐带线刚度测试装置,包括结构设计、数据采集系统设计和测试方案设计。测试系统主要由六维组合平台、六维力和力矩传感器、控制器、LABVIEW软件等组成。测试装置为脐带线的刚度研究提供了实验支持。  本论文进行了脐带线刚度的理论分析和测试研究,结果表明,减小抗弯刚度EI、增加长度、减少根数以及采用O型安装等可以明显减小线缆的刚度,从而提高主动隔振系统的隔振性能。本论文所开展的研究可为主动隔振系统中脐带线分析和建模提供理论依据以及实验基础。
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