Любая помощь студенту и школьнику!


Жми! Коллекция готовых работ

Главная | Мой профиль | Выход | RSS

Поиск

Мини-чат

Статистика


Онлайн всего: 4
Гостей: 4
Пользователей: 0

Форма входа

Логин:
Пароль:

Компьютерное моделирование трансформируемого зонтичного рефлектора

Компьютерное моделирование трансформируемого зонтичного рефлектора (1000 руб.)

ОГЛАВЛЕНИЕ

1        Введение______________________________________________________3

2      Крупногабаритные раскрываемые рефлекторы зонтичного типа_______4

3        Моделирование трансформируемого зонтичного рефлектора__________8

4      Физическая постановка задачи__________________________________10

5      Математическая постановка задачи______________________________14

6      Заголовок________________________________________________20

7      Уточнение модели_____________________________________________33

8      Моделирование шарнирных элементов___________________________37

9      Результаты моделирования в ANSYS____________________________42

10    Выводы_____________________________________________________44

11     Список использованных источников и литературы________________ 45

 

Введение

Цель работы

—  Моделирование силового каркаса трансформируемого зонтичного рефлектора с элементами фронтальной сети на различных этапах его создания и эксплуатации с определением возможностей раскрытия и напряженно-деформированного состояния, возникающего в результате раскрытия.

Задачи

—  Изучение имеющегося материала по моделированию такого рода конструкций;

—  освоение продуктов SolidWorks и Ansys, с помощью которых производится эта работа;

—  создание модели силового каркаса трансформируемого зонтичного рефлектора в САПР SolidWorks;

—  создание аналога этой модели с помощью программного комплекса Ansys и проведение серии расчетов для определения напряженно-деформированного состояния элементов конструкции;

—  учет формообразующей поверхности, введение дополнительных элементов (вантов);

—  создание элемента MPC184 типа Revolute, необходимого для моделирования шарнирных соединений в конструкции зонтичного рефлектора, на примере двух балок;

—  создание контактного соединения между двумя полыми балками;

—  рассмотрение типов элементов, участвующих в данной работе (LINK10, BEAM188, MPC184, CONTA176, TARGE170);

—  моделирование шарнирных элементов типа MPC184, необходимых для более точного описания поведения модели;

—  сравнение полученных результатов.

Крупногабаритные раскрываемые рефлекторы зонтичного типа

Современные системы спутниковой связи служат для приёма (или передачи) сигнала с искусственного спутника Земли. Спутниковые антенны имеют различные типы и размеры. Самыми распространёнными спутниковыми антеннами являются параболические антенны. Наиболее часто подобные антенны используются для приёма и передачи программ спутникового телевидения и радио, а также соединения с Интернетом.

Крупногабаритные раскрываемые рефлекторы (КГРР) бортовых антенн спутников связи на геостационарной орбите (ГСО) должны находиться в сложенном положении  и быть зафиксированными на платформе космического аппарата (КА). При этом конфигурация КА должна обеспечивать его размещение в зоне полезного груза под обтекателем ракеты-носителя (РН).

После выведения КА на ГСО КГРР должен быть приведен в рабочее положение. Обычно такой процесс приведения в рабочее положение бортового оборудования носит название «раскрытие».

Одной из важнейших целей раскрытия КГРР является не просто достижение так называемого конечного (или рабочего) положения, а  обеспечение заданной формы КГРР в конечном положении с требуемой точностью и надежностью. Совокупность данных требований вместе с другими традиционными требованиями как к любому другому бортовому оборудованию КА ставит серьезную техническую проблему.

Из многих типов антенн параболическая рефлекторная антенна используется наиболее часто. Она обеспечивает высокий процент передачи данных при низкой мощности.

Рассмотрим зонтичный рефлектор с жесткими спицами, имеющий вантово-оболочечную конструкцию.

Основным недостатком зонтичных рефлекторов является то, что при увеличении размера спиц для сохранения точности формы отражающей поверхности необходимо увеличивать их количество. Чаще всего это сделать невозможно, поэтому в конструкцию вводятся дополнительные элементы (ванты), обеспечивающие сохранение формы отражающей поверхности (приближение ее к параболической).

Сложность конструкции, большое количество подвижных соединений и шарнирных элементов – все это накладывает высокие требования на качество изготовления и высокую точность работы автоматических систем, обеспечивающих приведение конструкции в рабочее положение и поддержание этого состояния в процессе эксплуатации.

Большое количество вантов (веревочных элементов) требует тщательности укладки, аккуратности при монтаже, поскольку запутывание может привести к невозможности раскрытия конструкции в рабочее положение. А также большое количество элементов формообразующей структуры приводит к увеличению трудоемкости в процессе ее сборки, настройки и обеспечении работоспособности в режиме штатной эксплуатации на орбите.

Моделирование трансформируемого зонтичного рефлектора

Основной целью данной работы является моделирование трансформируемых конструкций для космического использования. Для достижения этой цели необходимо освоить методы анализа и техники построения, неиспользуемые в обычной проектной работе.

В настоящее время широко используется Системы автоматизированного проектирования (САПР) или CAD (англ. Computer-Aided Design) — программные комплексы, предназначенные для создания чертежей, конструкторской и/или технологической документации и/или 3D моделей. Современные системы автоматизированного проектирования (CAD) обычно используются совместно с системами автоматизации инженерных расчетов и анализа CAE (Computer-aided engineering). Данные из СAD-систем передаются в CAM (англ. Computer-aided manufacturing — система автоматизированной разработки программ обработки деталей для станков с ЧПУ или ГАПС (Гибких автоматизированных производственных систем). Она обычно охватывает создание геометрических моделей изделия (твердотельных, трехмерных, составных), а также генерацию чертежей изделия и их сопровождение.

Современное комплексное моделирование включает в себя 2 пункта:

1)                    Компьютерное моделирование с помощью системы CAD.
CAD используется для трехмерного моделирования, оценки функционирования модели, уточнения и оптимизации деталей конструкции и т.д. Но CAD система часто не пригодна для количественного и качественного анализа ввиду сложности модели, количества элементов, сложности соединений, больших требований к ресурсам компьютера. Поэтому один из способов получения качественно и количественно верных результатов с требуемой точностью – адекватное упрощение модели.

2)                    Математическое моделирование с помощью системы CAE. Она позволяет анализировать прочностные характеристики с целью проведения инженерного анализа.

Поэтому мы и будем работать с двумя программными продуктами, а именно:

ü     системой автоматизированного проектирования SolidWorks (она предназначена для создания геометрической модели зонтичного рефлектора)  

ü     многоцелевым конечно-элементным пакетом для проведения анализа в широкой области инженерных дисциплин Ansys. С его помощью строятся и (или) дорабатываются геометрические построения, производится их анализ, расчеты на определённые виды задач, такие как:

- вибрационные;

- на ускорение;

- на теплостойкость;

- на прочность;

- устойчивость к механическим возбуждениям.

Применением автоматизированных методов проектирования и современных информационных технологий, базирующихся на математическом моделировании разрабатываемых объектов и их составных, увеличивает скорость проектирования объектов и их качество, что в свою очередь увеличивает конкурентоспособность на рынке.

Современные расчетные технологии изменили точку зрения на организацию процесса проектирования в целом: сейчас численное моделирование эксплуатационных характеристик изделия предшествует разработке его физического прототипа.

САПР позволяет реализовать самые смелые идеи, поскольку, работая в этой системе, разработчик полностью фокусирует свое внимание на достижении конечной цели проекта, каким бы сложным он не был.

физическая Постановка задачи

Ввиду сложности всей конструкции целиком, на данном этапе работы было принято решение моделировать отдельные ее части, а именно, силовой каркас.

Конструкция силового каркаса рефлектора зонтичного типа представляет собой комплекс разных по характеристикам и свойствам деталей, соединительных узлов, обеспечивающих передачу движения отдельным элементам.

Поскольку осуществляется комплексное моделирование, то основными задачами являются следующие: создание геометрической модели, оценки ее функционирования (работоспособность модели, внесение возможных изменений в конструкцию) и проведение анализа прочностных характеристик.

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

Следующим этапом является оценка напряженно-деформированного состояния (НДС) с учетом закреплений и внешних воздействий. Для этого мы использовали программный комплекс Ansys.

Решение задачи состоит из следующих основных этапов:

1)                    создание геометрии модели, пригодной для МКЭ (точки, линии, поверхности, объемы);

2)                    указание типа элементов (область расчета – прочностная, формы элементов – линии, плоскости);

3)                    задание свойств данных элементов (толщина, характерное сечение, модуль упругости, коэффициент Пуассона);

4)                    задание свойств материала (линейные, нелинейные);

5)                    создание соединительных элементов (MPC184, CONTA176, TARGE170);

6)                    создание конечно-элементной сетки на основе выбранных элементов;

7)                    приложение к модели граничных условий (закрепление в отдельных узлах, задание внешних сил и т.д.);

8)                    численное решение системы уравнений (автоматически);

9)                    анализ результатов.

Т.к. расчет НДС требует значительных затрат времени и ресурсов компьютера из-за сложности конструкции, при построении мы существенно упрощаем исследуемую модель, используя аналоги меньшей размерности, т.е. более простые (линейные и балочные) элементы.

В общем случае, оценивают состояние модели при максимальных напряжениях, исходя из условия, что если конструкция выдержит максимальные нагрузки в рабочем состоянии, то она будет функционировать и в промежуточных положениях. Поэтому в нашем случае будем рассматривать полностью раскрытый рефлектор, т.к. именно в этом положении нагрузки со стороны формообразующих элементов будут максимальными.

Накладываем следующие граничные условия. Предполагаем, что ступица и мачта жестко закреплены (не предусмотрены перемещения и вращения). В узлах, которые ответственны за моделирование шарнирных соединений, накладывается условие совместности перемещения (рис. 6): узел элемента II (откидная спица), являющийся составной частью шарнира способен перемещаться во всех направлениях (Ux', Uy', Uz') и вращаться вокруг оси Y' (ROTX', ROTZ') совместно с узлом элемента I.

Для моделирования исследуемой конструкции используются следующие типы элементов:

1)                    Тросы – это линейные элементы (link 10), работающие только на растяжение.

Ленты (SolidWorks) и тросы (Ansys) идентичны по своим характеристикам, имеют аналог функционирования и выполняют одну задачу, а именно, обеспечивают настройку формы отражающей поверхности и влияют на характер натяжения отражающей поверхности и на жесткость конструкции рефлектора в целом.

Они характеризуются длиной L, площадью поперечного сечения A и модулем упругости материала E. Здесь рассматриваются зависимости осевых перемещений u=u(x), относительной деформации ε=ε(x) и напряжений σ= σ(x) от координаты точки на оси троса.


Нужен полный текст этой работы? Напиши заявку cendomzn@yandex.ru

Календарь

«  Сентябрь 2020  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
282930

Рекомендуем:

  • Центральный Дом Знаний
  • Биржа нового фриланса