一種用于索結(jié)構(gòu)動態(tài)行為驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于力學(xué)及航天技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于索結(jié)構(gòu)動態(tài)行為驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)裝置，可應(yīng)用于索網(wǎng)從松弛到張緊全過程的驗(yàn)證。
【背景技術(shù)】
[0002]索結(jié)構(gòu)被大量應(yīng)用在建筑、熱氣球、漁網(wǎng)捕撈、空間可展開結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域，其靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析已有較多研究，從結(jié)構(gòu)平衡方程、力密度法等角度入手，通過優(yōu)化求解中間無約束節(jié)點(diǎn)位置，可獲得邊界固定時的索結(jié)構(gòu)形態(tài)及索內(nèi)張力。然而，針對漁網(wǎng)、空間可展開結(jié)構(gòu)等研究對象，索結(jié)構(gòu)并非固定，而是一個動態(tài)的變化過程。
[0003]以空間可展開結(jié)構(gòu)為例，隨著空間可展開結(jié)構(gòu)口徑的不斷增大，其大柔性、非線性、多狀態(tài)等特點(diǎn)凸顯出來?？烧归_結(jié)構(gòu)的展開過程是一個復(fù)雜的非線性理學(xué)過程，是從不穩(wěn)定狀態(tài)到穩(wěn)定狀態(tài)、從機(jī)構(gòu)到結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化，也是最易出現(xiàn)故障的環(huán)節(jié)之一。國內(nèi)對于柔性、間隙、摩擦等非線性因素對展開過程的影響已有深入研究，但索結(jié)構(gòu)張力因素對于展開過程的影響機(jī)理尚不明確。
[0004]索結(jié)構(gòu)發(fā)射時被收攏于桁架結(jié)構(gòu)中間，隨桁架結(jié)構(gòu)的展開而逐漸張緊，最終形成所設(shè)計(jì)的天線形面。索屬于柔性結(jié)構(gòu)，具有大位移小應(yīng)變、幾何非線性的特點(diǎn)；同時，索段的初始位置是隨機(jī)的，導(dǎo)致展開過程中松弛索結(jié)構(gòu)形態(tài)呈現(xiàn)出一定的隨機(jī)性；此外，展開過程中科氏加速度和慣性加速度會使索結(jié)構(gòu)偏離靜態(tài)結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài)，因而此刻的索結(jié)構(gòu)形態(tài)是由上一時刻的結(jié)構(gòu)形態(tài)及外載荷共同決定的；最后，展開末段索段張緊時，其張力往往較大，引起桁架變形，反過來桁架變形又會作為外載荷影響索結(jié)構(gòu)形態(tài)及內(nèi)力分布。因而，隨著天線展開，索結(jié)構(gòu)和桁架結(jié)構(gòu)間會產(chǎn)生一個復(fù)雜變化的非線性作用力，將對天線的展開過程產(chǎn)生不可忽略的影響。
[0005]由于動態(tài)松弛索結(jié)構(gòu)力學(xué)特性的復(fù)雜性，其研究不應(yīng)單從理論推導(dǎo)的角度開展，同時應(yīng)建立一個有效的實(shí)物模型，以實(shí)現(xiàn)兩個功能:一方面，通過實(shí)驗(yàn)獲取海量數(shù)據(jù)，從而歸納總結(jié)出一定的規(guī)律性，指導(dǎo)理論研究；另一方面，該實(shí)物模型可作為實(shí)驗(yàn)裝置，驗(yàn)證理論力學(xué)模型的正確性及有效性。
[0006]從這兩個功能需求出發(fā)，首先，該實(shí)物模型應(yīng)具備一定復(fù)雜度，它要同時滿足不同條件下，簡單二維索結(jié)構(gòu)與復(fù)雜三維索結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的需求；其次，該實(shí)物模型又應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單，以應(yīng)對不同結(jié)構(gòu)形式的索結(jié)構(gòu)的快速連接，同時保證了在攝影測量時不遮擋索網(wǎng)，獲得完備的測量數(shù)據(jù)。該實(shí)物模型具有專用性，需要特殊設(shè)計(jì)，然而，現(xiàn)有公開資料中并未見到能滿足需求的實(shí)驗(yàn)裝置的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)，滿足上述功能要求，提供一種用于索結(jié)構(gòu)動態(tài)行為驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)裝置，以實(shí)現(xiàn)對理論研究的驗(yàn)證、修正及啟發(fā)作用。
[0008]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種用于索結(jié)構(gòu)動態(tài)行為驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)裝置，包括可轉(zhuǎn)動支座、導(dǎo)軌、用來固定柔索(5)的柔索支架、繩索驅(qū)動系統(tǒng)；所述可轉(zhuǎn)動支座包括兩個活動連接在一起的分支座，每個分支座上均固定有導(dǎo)軌；所述柔鎖支架包括兩個可滑動柔索支架和一個固定柔索支架，每個分支座的導(dǎo)軌分別滑動連接有一個可滑動柔索支架，固定柔索支架固定在分支座的活動連接端；所述分支座上分別固接有繩索驅(qū)動系統(tǒng)，該繩索驅(qū)動系統(tǒng)與所在分支座上的可滑動柔索支架相聯(lián)接。
[0009]上述分支座為直桿狀，且活動鏈接的部位在兩個分支座的端頭；所述導(dǎo)軌沿桿長方向設(shè)置。
[0010]上述的兩個分支座通過支座接頭進(jìn)行活動連接；所述支座接頭包括一個連接片和4個接頭片；所述連接片的兩端分別設(shè)有連接片接點(diǎn)，所述接頭片呈Z字形，其一端設(shè)有連接片接點(diǎn)，另一端設(shè)有分支座接點(diǎn)；所述連接片的每個端頭分別與2個接頭片通過鉸鏈穿過連接片接點(diǎn)相鉸接；所述分支座連接點(diǎn)與分支座通過螺釘固接。
[0011]上述導(dǎo)軌包括軌道及固定于軌道兩端并且同時固定于分支座上的軌道固定接頭。
[0012]上述軌道固定接頭通過設(shè)于其上的導(dǎo)軌孔與軌道相固定，所述導(dǎo)軌孔是一個用于插入并固定軌道端頭的凹槽。
[0013]上述導(dǎo)軌內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)軌孔底部設(shè)有與該中空結(jié)構(gòu)相連通的供繩索驅(qū)動系統(tǒng)的驅(qū)動索通過的驅(qū)動索通孔。
[0014]上述可滑動柔索支架包括標(biāo)桿一、撐桿、標(biāo)桿滑塊、撐桿滑塊、連接塊以及連接條；所述標(biāo)桿一上設(shè)有若干固定柔索的柔索孔，標(biāo)桿一的下端固接在位于標(biāo)桿滑塊上端的標(biāo)桿孔一中，同時標(biāo)桿一的中部穿過并固接在位于連接塊上的標(biāo)桿孔二中，該標(biāo)桿孔二豎直貫通所述連接塊的中部；所述撐桿的下端鉸接在設(shè)于撐桿滑塊上端的撐桿鉸鏈孔一中，上端鉸接在位于連接塊左端的撐桿鉸鏈孔二中；所述軌道為一直桿，所述標(biāo)桿滑塊上還設(shè)有用于穿過軌道的導(dǎo)軌孔一；所述撐桿滑塊上也設(shè)有用于穿過軌道的導(dǎo)軌孔二 ；所述連接條的左端固接撐桿滑塊，右端固接標(biāo)桿滑塊。
[0015]上述固定柔索支架包括標(biāo)桿二和標(biāo)桿接頭；所述的標(biāo)桿二上設(shè)有若干固定柔索的柔索孔，標(biāo)桿二的下端固接在設(shè)于標(biāo)桿接頭上端的標(biāo)桿孔三中，標(biāo)桿接頭的下端固定在其中一個分支座上。
[0016]上述繩索驅(qū)動系統(tǒng)包括I個伺服驅(qū)動電機(jī)和2個導(dǎo)向滑輪組以及驅(qū)動索；所述伺服驅(qū)動電機(jī)固定于所在分支座的端頭上，且該端頭與連接支座接頭的端頭相對；所述的兩個導(dǎo)向滑輪組分別固接在所在分支座的兩端，且和位于該分支座同一端的軌道端頭相鄰；所述驅(qū)動索繞過導(dǎo)向滑輪組后，該驅(qū)動索的一端固接在伺服驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，另一端固接在所在分支座上的可滑動柔索支架上。
[0017]上述導(dǎo)向滑輪組由2個滑輪以及2個L形支片組成；所述的2個滑輪在豎直方向上下分布，且該2個滑輪的中心軸線位于同一平面內(nèi)；所述的2個L形支片的豎直面分別鉸接在滑輪的左右兩側(cè)；2個L形支片的水平面固接在軌道端頭處的分支座上，且所述滑輪的中心軸線與軌道長度方向相垂直。
[0018]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明通過伺服驅(qū)動電機(jī)拖動可滑動柔索支架在軌道上運(yùn)動實(shí)現(xiàn)索結(jié)構(gòu)邊界的動態(tài)運(yùn)動模擬，通過兩個可相對轉(zhuǎn)動的分支座實(shí)現(xiàn)索結(jié)構(gòu)三維運(yùn)動實(shí)驗(yàn)。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0019]1.本發(fā)明由于采用了可滑動柔索支架與繩索驅(qū)動系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)在多種位置分布下，不同速度的索結(jié)構(gòu)邊界的一維動態(tài)行為的實(shí)驗(yàn)。
[0020]2.本發(fā)明由于采用了可轉(zhuǎn)動支座與繩索驅(qū)動系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)在多種空間位置分布下，不同速度的三維索結(jié)構(gòu)動態(tài)行為的實(shí)驗(yàn)。
[0021]3.本發(fā)明由于采用了固定柔索支架與可滑動柔索支架來固定柔索，實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡單，在測量時不遮擋索網(wǎng)，保證了攝影測量數(shù)據(jù)的完備性。
[0022]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖2是本發(fā)明中的支座接頭結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3是本發(fā)明中的支座接頭與分支座連接關(guān)系示意圖；
[0026]圖4是本發(fā)明中的軌道固定接頭結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5是本發(fā)明中的導(dǎo)軌與分支座固接關(guān)系示意圖；
[0028]圖6是本發(fā)明中的標(biāo)桿滑塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖7是本發(fā)明中的撐桿滑塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖8是本發(fā)明中的連接塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖9是本發(fā)明中的可滑動柔索直接組裝關(guān)系示意圖；
[0032]圖10是本發(fā)明中的固定柔索支架與分支座固接關(guān)系示意圖；
[0033]圖11是本發(fā)明中的導(dǎo)向滑輪組結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖12是本發(fā)明中的繩索驅(qū)動系統(tǒng)的一種工作方式示意圖；
[0035]圖13是本發(fā)明中的繩索驅(qū)動系統(tǒng)的另一種工作方式示意圖；
[0036]圖14是本發(fā)明中的繩索驅(qū)動系統(tǒng)的一種工作方式下，驅(qū)動索繞過遠(yuǎn)離支座接頭的導(dǎo)向滑輪組連接關(guān)系示意圖；
[0037]圖15是本發(fā)明中的繩索驅(qū)動系統(tǒng)的一種工作方式下，驅(qū)動索繞過接近支座接頭的導(dǎo)向滑輪組連接關(guān)系示意圖；
[0038]圖16是本發(fā)明中的繩索驅(qū)動系統(tǒng)的另一種工作方式下，驅(qū)動索繞過遠(yuǎn)離支座接頭的導(dǎo)向滑輪組連接關(guān)系示意圖；
[0039]圖17是本發(fā)明中的柔索的一種連接關(guān)系示意圖；
[0040]圖18是本發(fā)明中的柔索的另一種連接關(guān)系不意圖；
[0041]圖19是本發(fā)明中