空间周期桁架的非线性等效动力学建模

【作者】 李新圆； 魏国； 刘福寿； 金栋平；

【机构】 南京航空航天大学航空学院； 南京林业大学土木工程学院；

【摘要】 可展开式空间周期桁架在航天任务中应用广泛,具有自由度高、关节多、非线性强、响应计算效率低等特点。为提高计算效率,针对含非对称胞元和非线性关节的空间周期桁架,建立低维的非线性等效动力学模型。建模方面,首先基于多谐波描述函数法,分别获得描述非线性关节的多谐波刚度矩阵与描述关节-梁单元的混合梁单元矩阵;其次,考虑结构的弯扭耦合与翘曲,使用基于Taylor展开的高阶位移等效方法,得到与单个胞元动力学性质等价的一维梁单元模型;最后,通过组装得到与空间周期桁架等效的低维动力学方程,使用伪弧长法求解幅频响应曲线。实验部分,首先搭建了一套关节非线性模型辨识的设备,然后使用此类关节,在水平花岗岩平台上搭建了一套用于测量周期桁架弯扭耦合振动的实验平台。扫频测试中采用光学相机捕获桁架的位置信息。仿真结果与实验结果吻合较好,并体现出关节非线性特征与周期桁架非线性幅频响应特征的相似性。更多还原