外部からの加熱を受ける柔軟構造物の動熱弾性連成振動問題と相似則の新しい展開

外部加热柔性结构动态热弹耦合振动问题的新进展及相似律

• 批准号: 20K04371
• 负责人: 室園 昌彦
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Nippon Bunri University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04371/
• 关键词: 熱弾性; 宇宙構造物; 柔軟構造; 相似則; 動的応答

地上からロケット等で輸送する必要があり，また自重を支える必要がないため，地上の構造物と比べると極めて剛性の低い大規模な柔軟宇宙構造物では，一般的な力学的荷重のみならず，状況によっては太陽ふく射に代表される外部からの熱負荷による変形や動的応答が問題となることの報告がなされている．本研究では一昨年度，昨年度に引き続き，既往研究で実施された小規模な人工衛星搭載ブーム等の熱誘起振動に関する熱的および構造面での解析で蓄積してきた手法を発展する形で，大規模な柔軟宇宙構造物を対象として，外部からの熱負荷による熱弾性挙動を予測・解明するための基礎研究を進めた．これまでの研究で，外部から急激な加熱を受ける場合の動的応答を支配する無次元パラメータとして過去に提案された中で代表的なものである，Boleyによる熱誘起振動の最大振幅を支配するパラメータの考えを基礎とした熱弾性問題の解析を進めてきた．前年度以降，二次元および三次元の骨組み構造で構成された解析モデルを対象として，外部からのふく射過熱による熱入力を受けた場合の動的応答について，実在の構造で生じる現象と，研究室レベルでの実験検証で用いられる縮小モデルにおける現象との相似性を担保するための支配パラメータについて検討してきた．より現実的な問題への適用を想定して中央に伸展構造を有する典型的なソーラーアレイ構造を対象とし，熱負荷に加えて伸展構造に作用する軸圧縮力の影響も取り入れた解析を行った．このような実機モデルの熱的および構造的特徴を反映させた単純モデルを考案し，座屈解析，固有振動解析に続いて静的および動的応答解析の定式化を行い，その過程で系を支配する無次元パラメータの定式化とその特性の検証を行った．実験面では新規の実験システムの構築が遅れ，これまでに蓄積してきた実験データの整理と評価において，本提案の考え方を取り入れる方向での検討を行った．

大型柔性空间结构由于需要通过火箭等从地面运输且不需要支撑自身重量，因此与地面结构相比刚度极低，不仅可以承受一般机械载荷，据报道，根据情况，太阳辐射等外部热负荷引起的变形和动态响应也可能成为问题。本研究将延续前年和去年的基础，在前期研究中通过小型人造卫星吊臂热致振动的热分析和结构分析等方面积累的方法进行基础研究，进行预测和预测。阐明外部热载荷引起的柔性空间结构的热弹性行为。先前的研究表明，博利热致振动的最大幅度是过去提出的一个典型的无量纲参数，用于控制受到快速外部加热时的动态响应，我们一直在基于参数的思想来分析热弹性问题。 。从去年开始，我们一直在研究由二维和三维框架结构组成的解析模型在受到外部辐射加热的热输入时的动态响应、实际结构中出现的现象以及实验室研究我们研究了控制参数，以确保与该级别实验验证中使用的简化模型中的现象相似。假设应用到更现实的问题，我们针对中心有细长结构的典型太阳能电池阵列结构，并进行了分析，除了热载荷之外，还考虑了作用在细长结构上的轴向压缩力的影响。我们设计了一个简单的模型来反映实际机器模型的热和结构特性，进行屈曲分析和自然振动分析，然后制定静态和动态响应分析，并验证其特性。实验方面，新的实验系统的建设被推迟，我们考虑将这个提案的想法纳入到迄今为止积累的实验数据的组织和评估中。