Использование цилиндрических конечных элементов в модели угловых деформаций спиральной пружинной ленты амортизатора стыковочного механизма
Автор: Рассказов Ярослав Владимирович, Яскевич Андрей Владимирович
Журнал: Космическая техника и технологии @ktt-energia
Рубрика: Роботы, мехатроника и робототехнические системы
Статья в выпуске: 1 (20), 2018 года.
Бесплатный доступ
Заданные свойства демпфирования перспективных стыковочных механизмов космических аппаратов могут быть обеспечены применением элементов амортизации с использованием спиральных ленточных пружин с нелинейной характеристикой жесткости. Существующие приближенные инженерные методики позволяют рассчитать отдельные параметры спиральных пружин постоянной ширины, работающих только в режиме часового механизма, когда момент сопротивления на всем угловом ходе близок к постоянному. Требуемая нелинейная характеристика жесткости может быть реализована только при использовании спиральной пружинной ленты переменной ширины. Для описания формы такой пружинной ленты в данной работе предлагается использовать новые, цилиндрические конечные элементы. Рассматривается алгоритм расчета деформации пружины крутящим моментом. Изменение величины этого момента позволяет определить характеристику жесткости. Описанная модель и алгоритм расчета деформаций ленточной спиральной пружины являются основой для анализа и синтеза параметров пружинных элементов амортизации перспективных стыковочных механизмов.
Стыковочный механизм космического аппарата, спиральная ленточная пружина, цилиндрический конечный элемент, численный метод расчета деформаций
Короткий адрес: https://sciup.org/143166656
IDR: 143166656 | УДК: 629.78.027.7:539.371
Using cylindrical finite elements in the spiral spring tape angular deformation model of docking mechanism damper
Specified damping features of advanced spacecraft docking mechanisms can be realized using attenuation elements based on spiral tape springs with nonlinear stiffness behavior. The existing approximate engineering methods allow to calculate certain parameters of constant-width spiral springs operating only in a clockwork mode, when resistance torque is close to constant on the whole range of angular movement. The required nonlinear stiffness behavior can be realized only by using a width-variable tape spring. New cylindrical finite elements are proposed in this paper for describing a shape of such tape spring. The calculating algorithm for spring deformation under torque is considered. A variation of the torque value makes it possible to determine the spring stiffness behavior. The described model and deformation calculating algorithm for the spiral tape-spring form the basis for analysis and synthesis of spring attenuation elements for future docking mechanisms.
Список литературы Использование цилиндрических конечных элементов в модели угловых деформаций спиральной пружинной ленты амортизатора стыковочного механизма
- Сыромятников В.С. Стыковочные устройства космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1984. 216 с.
- Пономарев С.Д., Андреева Л.Е. Расчет упругих элементов машин и приборов. М.: Машиностроение, 1980. 327 с.
- Анурьев В.И. Справочник конструктора -машиностроителя/Под ред. Жестковой И.Н. М.: Машиностроение, 2001. Т. 3. 859 с.
- Гевондян Т.А. Пружинные двигатели. М.: Государственное издательство оборонной промышленности, 1956. 368 с.
- Попов Е.П. Теория и расчет гибких упругих стержней. М.: Наука, 1986. 297 с.
- Belendez T., Neipp C., Belendez A. Numerical and experimental analysis of cantilever beam: a laboratory project to introduce geometric nonlineary in mechanics of materials//International Journal of Engineering Education. 2003. V. 19. № 6. P. 885-892.
- Артюхин Ю.И. Произвольный изгиб стержня консервативной силой//Ученые записки Казанского университета. Сер. Физ.-мат. науки. 2013. Т. 155. Кн. 2. С. 144-157. Статья поступила в редакцию 07.06.2017 г.
