太阳能板折叠机构展开过程仿真分析

• 作 者: 王丽君
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 太阳能板折叠机构 虚拟样机 动力学仿真 刚-柔耦合动力学模型 有限元分析

太阳能发电技术在能源问题日益凸显的今天得到广泛应用，应急发电车作为重要的移动电源装置在应对自然灾害、突发事件时都起到了极其重要的作用，将太阳能发电技术与应急发电车相结合，提出太阳能应急发生电车的研发这一研究课题，在工程研究领域具有重要的应用价值。本文的研究对象—太阳能板折叠机构—是太阳能应急发生电车的重要组成部分，同时也是主要的能量转换装置，其结构性能对太阳能应急发生电车的研发工作有很大影响。太阳能板折叠机构，其结构比较复杂，属于大型机械装置，本文采用虚拟样机技术对其展开过程的动力学性能进行研究，主要工作有：对太阳能板折叠机构的结构进行合理简化，应用UG软件建立机构主要部件的三维几何模型并完成装配，将装配好的模型导入到多体动力学仿真分析软件MSC.ADAMS中，建立机构的多刚体动力学模型并进行仿真分析，得到了太阳能板折叠机构在展开过程中的动力学性能以及关键构件的受力情况。综合应用UG、ADAMS、ANSYS三种软件对机构中的内、外侧展开臂结构以及活动支架结构进行协同建模与联合仿真，通过有限元分析校核构件的强度和机构的使用安全性。考虑机构整体大位移运动与构件小位移变形之间的耦合，将活动支架和两个内侧展开臂看作是柔性结构，建立机构刚-柔耦合动力学仿真模型，重新对撑杆子系统进行动力学仿真，得到考虑构件柔性后的系统动力学响应，对仿真结果进行分析并与全刚体模型的仿真结果对比。本文用虚拟样机技术实现太阳能板折叠机构的展开过程，并得到机构在展开过程的动力学特性，研究成果可以为折叠太阳能电池板等大型结构的动力学仿真分析提供参考依据。