中国机械工程 ›› 2026, Vol. 37 ›› Issue (6): 1418-1425.DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.015
• 面向增材制造的设计与控制 • 上一篇
王健1(
), 石有胜1, 臧国岩1, 赵相禹1,2(
), 董天杨1, 张雷1
收稿日期:2025-10-14
出版日期:2026-06-25
发布日期:2026-07-17
通讯作者:
赵相禹
作者简介:王健,男,1999年生,硕士、助理工程师。研究方向为批产卫星结构设计、自动化设备开发。E-mail: 2782236182@qq.com基金资助:
WANG Jian1(
), SHI Yousheng1, ZANG Guoyan1, ZHAO Xiangyu1,2(
), DONG Tianyang1, ZHANG Lei1
Received:2025-10-14
Online:2026-06-25
Published:2026-07-17
Contact:
ZHAO Xiangyu
摘要:
针对体心立方点阵填充卫星结构仿真复杂、计算量大的问题,提出一种基于等效建模方法的解决方案。将Timoshenko梁理论和三明治理论结合,建立了点阵夹芯板的力学等效模型,并引入杆长修正参数提高模型精度。仿真与实验结果表明:在约束模态条件下,等效模型网格数量降至原模型的0.48%,前6阶固有频率最大误差不超过5.60%,且振型保持一致。卫星动力学分析进一步验证了该等效模型在整星模态分析和谐响应分析中的有效性,显著降低了建模难度与计算成本,为批量生产卫星点阵结构设计提供了可靠的技术支持。
中图分类号:
王健, 石有胜, 臧国岩, 赵相禹, 董天杨, 张雷. 基于体心立方点阵力学等效的批产卫星结构设计与力学分析[J]. 中国机械工程, 2026, 37(6): 1418-1425.
WANG Jian, SHI Yousheng, ZANG Guoyan, ZHAO Xiangyu, DONG Tianyang, ZHANG Lei. Batch-producted Satellites Structural Design and Mechanics Analysis Based on Mechanics Equivalence of Body-centered Cubic Lattices[J]. China Mechanical Engineering, 2026, 37(6): 1418-1425.
| 理论名称 | 理论特征 |
|---|---|
| 等效板理论 | 假设等效前后具有相同的弯曲刚度、平面刚度和质量 |
| 蜂窝板理论 | 基于哈密顿原理对夹芯板进行刚度等效和惯性等效 |
| 三明治理论 | 假设夹芯板由各向同性的蒙皮和正交各向异性的芯子组成 |
表1 夹芯板等效理论
Tab.1 Sandwich panel equivalent theory
| 理论名称 | 理论特征 |
|---|---|
| 等效板理论 | 假设等效前后具有相同的弯曲刚度、平面刚度和质量 |
| 蜂窝板理论 | 基于哈密顿原理对夹芯板进行刚度等效和惯性等效 |
| 三明治理论 | 假设夹芯板由各向同性的蒙皮和正交各向异性的芯子组成 |
| 尺寸 | 卫星包络/mm | 胞元包络/mm |
|---|---|---|
| 长度 | 770 | 10 |
| 宽度 | 535 | 10 |
| 高度 | 315 | 10 |
表2 卫星结构参数
Tab.2 Satellite structural parameter
| 尺寸 | 卫星包络/mm | 胞元包络/mm |
|---|---|---|
| 长度 | 770 | 10 |
| 宽度 | 535 | 10 |
| 高度 | 315 | 10 |
| 固有频率阶数 | 固有频率/Hz |
|---|---|
| 1 | 31.05 |
| 2 | 32.35 |
| 3 | 36.99 |
| 4 | 41.69 |
| 5 | 50.93 |
| 6 | 51.34 |
表3 批产卫星约束模态仿真结果
Tab.3 Batch-produced satellite natural frequency
| 固有频率阶数 | 固有频率/Hz |
|---|---|
| 1 | 31.05 |
| 2 | 32.35 |
| 3 | 36.99 |
| 4 | 41.69 |
| 5 | 50.93 |
| 6 | 51.34 |
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