【摘 要】
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蜂窝夹层板结构由于其具有较高的比强度、比刚度以及较好的隔热隔振和耐冲击、抗疲劳的优点,广泛应用于航空航天、船舶、交通运输、建筑等领域。由于空间环境复杂多变,在卫星结构中大量采用了蜂窝夹层板结构,蜂窝夹层板结构的力学性能决定着整个卫星结构的稳定情况,因此对蜂窝夹层板结构的响应分析对于航天产品的设计和应用至关紧要。等效建模方法的应用能够显著提高蜂窝夹层结构的设计和研究效率,但是只有在同时保持足够的模拟
【基金项目】
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中科院重点部署项目子课题1（项目编号:KGFZD-125-15-015-1）:卫星太阳电池阵及天线展开系统；
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蜂窝夹层板结构由于其具有较高的比强度、比刚度以及较好的隔热隔振和耐冲击、抗疲劳的优点,广泛应用于航空航天、船舶、交通运输、建筑等领域。由于空间环境复杂多变,在卫星结构中大量采用了蜂窝夹层板结构,蜂窝夹层板结构的力学性能决定着整个卫星结构的稳定情况,因此对蜂窝夹层板结构的响应分析对于航天产品的设计和应用至关紧要。等效建模方法的应用能够显著提高蜂窝夹层结构的设计和研究效率,但是只有在同时保持足够的模拟计算精度才能满足应用要求。可见研究蜂窝夹层板等效建模方法的等效精度,对于卫星整体结构性能分析有着重要的意义。本文对三明治夹芯板理论、等效板理论（Reissner理论和Hoff理论）和蜂窝板理论的应用模型进行力学响应分析和试验验证,对比得到各等效建模方法的等效精度情况。将等效理论应用于太阳翼单板和太阳翼帆板整机收拢状态,验证得到模拟效果最好的等效建模方法,并给出了设计建议,对于蜂窝板的应用和太阳翼帆板的设计具有重要的工程实际意义。主要完成了以下工作:（1）首先根据“Y模型”理论,参考相关文献,对蜂窝夹层板芯层结构在等壁厚和非等壁厚情况下的等效参数进行推导。其次介绍了三明治夹芯板理论、等效板理论和蜂窝板理论的等效理论基础和假设,并给出各等效理论下等效模型的等效弹性参数表达式;（2）根据等效理论参数建立三维模型,再导入Hypermesh中完成有限元建模,再应用MSC.Nastran/Patran对各等效模型进行力学响应分析。将分析结果与经LMS Virtual.Lab模型修正后的蜂窝夹层板模型的响应分析结果进行对比,获得各等效理论的等效误差情况。根据等效误差来综合判断等效理论的等效情况,选择三明治夹芯板理论和Hoff理论两种等效精度较高的理论模型进行下一步研究;（3）将等效精度较高的等效理论应用于卫星太阳翼单板结构上,对两等效理论模型进行模态分析,对比结果发现三明治夹芯板理论的模拟效果更好。随后应用三明治夹芯板理论做频率响应分析和随机响应分析,将结果与试验结果进行比较获得分析结果的模拟误差。最后分析得到三明治夹芯板理论的等效精度更高,对单板结构力学响应模拟结果更准确的结论;（4）将等效精度最高的三明治夹芯板理论运用于太阳翼整机收拢状态,通过仿真与试验对比发现,动态响应的模拟情况较好,在合理的误差区间内。据此对卫星太阳翼帆板展开状态进行模态分析,将仿真结果与设计要求对比,给出判断和建议;（5）蜂窝截面尺寸会根据应用对象需求不同而有所变化,因此对卫星帆板整体结构长厚比和胞元截面尺寸变化对等效精度的影响进行研究,给出随尺寸参数变化时,等效精度的变化趋势,为卫星太阳翼帆板的结构设计提供参考。
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