【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，以其低剛度、輕質(zhì)的特點(diǎn)，是衛(wèi)星或航天器的大翼展太陽(yáng)能陣列制造過(guò)程中被廣泛應(yīng)用的一種復(fù)合材料。然而，利用這種材料制備的太陽(yáng)翼，在航天器或星體擾動(dòng)下容易產(chǎn)生振動(dòng)，且難以快速衰減，會(huì)讓衛(wèi)星或航天器的指向精度和姿態(tài)控制受到影響。隨著陣列尺寸的增大，幾何非線性振動(dòng)的影響變得不可忽略，因此，預(yù)測(cè)和控制大翼展太陽(yáng)翼的幾何非線性振動(dòng)行為至關(guān)重要。
近日，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所空間自動(dòng)化技術(shù)研究室空間結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)及優(yōu)化設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料懸臂層合板非線性振動(dòng)分析與主動(dòng)振動(dòng)控制方面取得進(jìn)展。科研團(tuán)隊(duì)搭建了地面樣機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)，建立了幾何非線性模型，設(shè)計(jì)了基于非線性狀態(tài)觀測(cè)器的主動(dòng)控制器，開(kāi)發(fā)了高效的數(shù)值求解算法并搭建了仿真試驗(yàn)平臺(tái)，系統(tǒng)地模擬、驗(yàn)證并分析了碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料懸臂層合板的非線性振動(dòng)行為和主動(dòng)控制效果。
地面試驗(yàn)平臺(tái)及控制效果
研究結(jié)果表明，科研團(tuán)隊(duì)所提出的動(dòng)力學(xué)分析模型能夠有效預(yù)測(cè)復(fù)合材料空間薄壁結(jié)構(gòu)的非線性振動(dòng)行為，所設(shè)計(jì)非線性控制器在振幅衰減比率和快速響應(yīng)時(shí)間等性能指標(biāo)均優(yōu)于傳統(tǒng)控制器，為航天器復(fù)合材料板殼結(jié)構(gòu)的非線性振動(dòng)控制提供了解決思路。
該研究以Nonlinear vibration analysis and active vibration control of carbon fiber reinforced composite cantilever laminated plate為題發(fā)表于航空航天領(lǐng)域國(guó)際期刊Mechanical Systems and Signal Processing，沈陽(yáng)自動(dòng)化所博士研究生李華東為第一作者，駱海濤研究員為通訊作者。
空間結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)及優(yōu)化設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于復(fù)合材料薄壁結(jié)構(gòu)及其航天應(yīng)用研究，持續(xù)推進(jìn)先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)與空間衛(wèi)星工程的交叉融合。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所與中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所聯(lián)合創(chuàng)新基金等項(xiàng)目的資助。(空間自動(dòng)化技術(shù)研究室)
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