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ㆍ 研究产品：太阳能帆板

ㆍ分析目标: 准确预测太阳能帆板的动力学行为（包括航天器的飞行）

许多现代航天器都需要大型太阳能帆板。掌握太阳能帆板在开发过程中的复杂动态行为分析，以及控制这些非 线性行为的需求正在增加。大型结构的非线性仿真因其高度复杂性需要既可以计算非线性柔性体，同时能够计 算出大量的运动，并且需要利用主动控制器评测机械系统的控制效果，需要使用如RecurDyn的多体动力学软件 来考虑非线性、大变形及控制相关的仿真。

仿真过程

① 仿真分为三个阶段——将管子连接到芯轴（Mandrel），将管子缠绕到芯轴（Mandrel）上，以及管子的部署

② 使用以上三个阶段流程自动化开发一个自定义 UI，缩短创建太阳能帆板模型的时间

③ 使用RecurDyn的萃取功能，缩短了整个仿真时间（使用旧的分析结果作为新分析的初始条件）

④ 使用主动控制器执行减振仿真（通过控制器达到提高结构刚度的效果）

关键分析技术

ㆍ 利用柔性体多体动力学，计算涉及大规模变形和大幅度运动的行为

ㆍ 使用均匀的网格以尽量减少数值应力的发生

ㆍ 使用更高效的机械系统与控制器的综合仿真

工具包

ㆍRecurDyn/Professional

ㆍRecurDyn/FFlex

ㆍRecurDyn/CoLink

ㆍRecurDyn/ProcessNet

工程问题

• 零重力或微重力条件的模型设计是非常困难甚至是不可能的

• 对大位移的非线性柔性体的更高效计算需求

• 需要对包括主动控制器机械系统进行仿真

• 需要可以支持参数研究重复仿真的高效仿真软件

解决方案

• RecurDyn可以建立非线性柔性体模型，并且拥有可以有效处理机械系统大规模运动的解决技术

• RecurDyn提供控制仿真模块CoLink，可以通过方框图对控制器进行建模，并可以使用RecurDyn集成求解器对控制器和 机械模型进行协调仿真

• RecurDyn/ProcessNet提供了一个集成的开发环境，可以使用C#或Visual Basic创建自定义UI，实现执行重复任务的自动化

结论

• 成功复现太阳能帆板的非线性行为

• 使用自定义 UI 轻松执行卷起和展开模型仿真

• 仿真结果表明，采用非线性柔性体和主动运动控制方案的 卷起式太阳帆板具有较好的动态性能和安全性

其他应用场景

◀ 航天器机动过程中太阳帆板动力学的主动控制,

基于多体动力学软件的柔性卷起式太阳帆板展开仿真,

- Brant A. Ross and Nelson Woo, at 3rd AIAA Spacecraft Structures Conference

◀ 航天工业仿真

ㆍ起落架仿真

• 卫星太阳电池板的展开仿真

• 直升机主螺旋桨叶片载荷计算