Verification of finite-element model spacecraft via test results
Автор: Balyakov D.F.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Математика, механика, информатика
Статья в выпуске: 1 т.19, 2018 года.
Бесплатный доступ
The question of ensuring strength, durability and survivability of a spacecraft construction with mathematical mod- eling complexes is a modern trend in satellites design. This approach is based on the shortening of the prelaunch preparation stage. In particular, this is due to the reduction in the number of vibration tests of a spacecraft (SC). In the present work, using the example of vibration tests of “Express-1000K” service system module, we consider the verifica- tion technique for the mathematical model of communication satellites, output by a pair of payloads. The choice of this research object was caused by the conceptual scheme for modern space vehicles constructing, based on the modular principle. The service system module is the basic supporting structure of the spacecraft, able to integrate with any pay- load (information support, scientific research, geodesy and remote sensing, navigation) and is a universal tool in a sat- ellite construction. In tests with harmonic vibration, the first longitudinal and transverse tone of the spacecraft oscilla- tions are well identified, which can be fairly easily predicted applying the finite-element model. Proceeding from this, the accuracy of forecasts depends, to a greater extent, on the complexity of the modeled construction and the modeling procedure being used. The study provides a finite-element modeling technique for spacecraft output by a pair of pay- loads; the dynamic characteristics of the object of investigation by calculation and experimental methods are obtained. The identification procedure was carried out using the ‘modal consent’ method. The verification technique considered in the study makes it possible to carry out effective adjustment of the finite-element model. The finite-element model obtained by verification results allows to effectively evaluate the behavior of a spacecraft already at the design stage, which enables to shorten the time of vibration tests. The main results of this research were applied in verification of mathematical models of modern spacecraft developed by JSC “ISS”. The importance of applying verification methods of the mathematical model of the product at the preliminary (design) stage of spacecraft creation was noted.
Verification, spacecraft, finite element model, test, identification, dynamics characteristics
Короткий адрес: https://sciup.org/148177805
IDR: 148177805
Список литературы Verification of finite-element model spacecraft via test results
- Безмозгий И. М., Софинский А. Н., Чернягин А. Г. Моделирование задач вибропрочности конструкций ракетно-космической техники//Космическая техника и технологии. 2014. № 3(6). C. 71-80.
- Соловьева Т. И., Шатров А. К. Комплексный подход к анализу динамического поведения спутников//Вестник СибГАУ, 2007. Вып. 2(15). С. 201-206.
- Баляков Д. Ф. Влияние жесткости стыка на собственные частоты колебаний системы//Проблемы машиностроения и автоматизации. 2017. № 2. С. 75-82.
- Сенашов С. И., Баляков Д. Ф. Моделирование перемещений конструкции космического аппарата//Известия вузов. Авиационная техника. 2017. № 1. С. 55-60.
- Баляков Д. Ф., Егоров Д. В., Широкова Н. Н. Верификация как неотъемлемая часть проектирования космического аппарата. Сб. тр. X Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Актуальные проблемы авиации и космонавтики». Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск. 2014. С. 496-497.
- Шимкович Д. Г. FEMAP & NASTRAN, Инженерный анализ методом конечных элементов. М.: ДМК Пресс, 2008. 701 с.
- Расчеты упругих колебаний и динамических нагрузок ракет-носителей космических аппаратов/Ю. Е. Ильенко, К. П. Кулакова, Н. Н. Зуев//Техника воздушного флота. 1999. № 5. С. 24-34.
- Рычков С. П. Моделирование конструкций в среде Femap with NX Nastran. М.: ДМК Пресс, 2013. 784 с.
- Бате Н., Вилсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов. М.: Стройиздат, 1982. 448 с.
- Перельмутер А. В., Сливкер В. И. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа. М.: СКАД СОФТ, Ассоциация строительных вузов, ДМК Пресс, 2011. 709 с.
- Рудаков К. Н. USG Femap 9.3. Геометрическое и конечно-элементное моделирование конструкций. Киев, ДМК Пресс, 2009. 180 c.
- Филин А. П. Прикладная механика твердого деформируемого тела. М.: Наука, 1981. 480 с.
- Баляков Д. Ф. Модели демпфирования механических колебаний/Д. Ф. Баляков//Решетневские чтения: материалы ХX Междунар. конф. Красноярск, 10-14 ноября 2016 г. Красноярск, 2016. Вып. 20. Т. 2. С. 116-118.
- Сенашов С. И. Особенности идентификации паразитных перемещений/С. И. Сенашов, Д. Ф. Баля-ков//Материалы VII Междунар. конф. по математическому моделированию. Якутск, 04-08 июля 2017 г. Якутск, 2017. Вып. 2, Т. 1. С. 152.
- Стренг Г. Линейная алгебра и ее применения. М.: Мир, 1980. 454 с.