文档介绍：西南交通大学
硕士学位论文
太阳能帆板的热疲劳研究
姓名:李琼阳
申请学位级别:硕士
专业:工程力学
指导教师:赵华
20090501
斐捅对于诸如哈勃望远镜的太阳能帆板主梁这种薄壁管在外层空间受到太阳等星体的辐射加热,其热变形是值得关注的。本文以对哈勃望远镜太阳能帆板的主梁在太阳光照下升温以及处于地球阴影时向外层空间散热降温的温度场进行了数值模拟计算,得到了相薄壁构件的温度场和热变形,为后续的热诱发振动、热疲劳等研究西南交通大学硕士研究生学位论文第理论作为热分析理论基础,利用有限元软件,应的热变形和热应力。本文的结果与理论解、清华大学丁勇等的数值解符合较好,本文采用的方法可以比较准确地模拟空间奠定了基础。在热应力分析的基础上,采用瓼软件计算了哈勃望远镜太阳能帆板主梁的疲劳寿命,结果与所做的相关材料实验符合较好。通过上述研究,本文得到如下主要结果:鹿讨校裟芊ò逯髁旱钠骄露仍谌照湛J荚分钟以后趋于稳定,稳定状态时的平均温度约在左右。降温过程中,太阳能帆板主梁管截面上下表面的温度大约在胍院笄饔谝恢拢芙孛嫫骄露却蟾旁胍院蠛屯饨缁境温度趋于相同。碧裟芊ò逯髁菏苋照帐保浣孛嫖露确植汲视嘞曳植迹随日照时间的增加,主梁整体温度呈上升趋势。当主梁上表面吸收的热量、上表面向下表面传导的热量、整根主梁向外散失的热量这三者达到动态平衡时,即分钟后,整根主梁的温度场达到稳态。M毒堤裟芊ò逯髁涸谑苋照兆饔蒙潞痛τ诘厍蛞跤降温这种热循环作用下,内部形成周期性的热循环应力,本文合理地预测了太阳能帆板主梁的疲劳寿命,与实验结果吻合较好。关键词:太阳能帆板;有限元;温度场;热变形;热应力;热疲劳
..瑃甌瓺西南交通大学硕士研究生学位论文第页,.琣.,.,琲甇,.瑃
簍;甒:,,
特别币畿:警.㈧::川罗、\西南交通大学硕士研究生学位论文第本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于C芸冢年解密后适用本授权书;朐谝陨戏娇蚰诖颉日期:
硅名、莎,纱罗。西南交通大学学位论文创新性声明玫诙降玫降挠αΤ∫:所呈交的学位论文,是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。能帆板主梁的温度场,通过与相关文献结果的比较,提出了用有限玫谝徊郊扑愕玫降奈露瘸》治隽宋露榷蕴裟芊ò褰西南交通大学硕士研究生学位论文第本学位论文的主要创新点如下:肁邢拊H砑治隽舜τ诳占浠肪持械奶元软件模拟太阳能帆板温度场的方法。构的影响,计算得到了帆板主梁的变形以及应力场,通过分析温度对主梁结构的影响提出了一些相应的解决对策。软件计算了帆板主梁的全疲劳寿命,通过和相关文献结果的比较,提出了一套预测太阳能帆板主梁疲劳寿命的方法。
第滦髀研究的背景和意义役,对于电力系统一一太阳能帆板的损坏和失效的研究是一个必须引起西南交通大学硕士研究生学位论文有“天眼”之称的世界上最著名的天文望远镜“哈勃’’在人类认识宇宙的过程之中有着不可替代的地位,是有史以来最大、最精确的天文望远镜,但是“哈勃’’从年交付使用至今已经经历了数次大的维修,进行第一次维修时,其中一项重要任务就是更换太阳能帆板;年,热,并且更换太阳能电池板的绝热的毯子;对于诸如哈勃望远镜这种近地球轨道飞行器而言,为了保证其长久地服材料在宇宙空间中受氧原子氧化腐蚀,延长帆板的使用寿命。由热循环第其中维修的重要内容之一就是修复望远镜的电力控制装置,更换新的太阳能帆板。早在年月美国的“奋进号钪娣纱怨M毒美国的发现者号在酱沃葱腥挝袷保涣颂裟艿绯匕宓目刂电路,修补了破损的外壳:年,发现者号在航次执行任务时,安装了一套组装好的电压/温度改善工具苑乐沟绯氐墓年,哥伦比亚号航天飞船将七名航天员送往太空,宇航员通过太空行走更换了哈勃望远镜的太阳能帆板,更换了工作将近年的电力控制装置。也就是说从年到年,旧的太阳能帆板仅仅服役了不到年,并且在年之前其外壳已经出现了破损,而在年又对毯子进行了改进,由此可见,重视的课题。关于太阳能帆板失效的问题,其中主要一个原因就是帆板所受的热循环导致的热疲劳】。近地球轨道飞行器周期大约为分钟,其绕地球飞行每一周期受到太阳光照加热和处于地球阴影降温这么一个循环。