【摘 要】
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航天器在轨运行经历昼夜交替变化时刻,在突加(或突减)热流作用下,由于结构中迅速变化的温差诱发其柔性附件产生振动.如果考虑结构变形对入射热流与结构表面法线夹角的耦合影响,这种热诱发的振动可能是不稳定的,此现象称为热颤振,这种现象是导致航天器失效的一种典型模式.由于涉及瞬态热传导与结构动力学耦合的复杂问题,此前的研究者大多仅仅针对简单梁模型进行热诱发振动分析,采用理论解进行分析,对实际大型空间结构而言
【机 构】
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清华大学工程力学系,北京100084
【出 处】
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2006航空宇航科学与技术全国博士生学术论坛
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航天器在轨运行经历昼夜交替变化时刻,在突加(或突减)热流作用下,由于结构中迅速变化的温差诱发其柔性附件产生振动.如果考虑结构变形对入射热流与结构表面法线夹角的耦合影响,这种热诱发的振动可能是不稳定的,此现象称为热颤振,这种现象是导致航天器失效的一种典型模式.由于涉及瞬态热传导与结构动力学耦合的复杂问题,此前的研究者大多仅仅针对简单梁模型进行热诱发振动分析,采用理论解进行分析,对实际大型空间结构而言很难预测其真实的行为.本文针对实际的薄壁空间结构,发展了一种热一结构耦合的有限元方法.耦合系统的状态方程既包含热传导方程又包括动力学方程.利用作者自行发展的Fourier有限元方法,将复杂的空间结构温度场与位移场用一种统一的Fourier有限单元进行离散,建立了能够考虑辐射换热的瞬态热传导方程;通过振型叠加法得到系统的减缩并且解耦的动力学方程.针对该热一动力学非线性耦合系统,本文研究了其热诱发振动行为以及非线性振动稳定性的准则,针对给定的空间结构提出了产生热颤振的条件.
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