碳纤维复合材料精密杆架技术研究

摘要

本文以空间光学望远镜的安装桁架为例,研究了碳纤维复合材料精密杆架技术.对碳纤维复合材料精密杆架的方案设计、有限元分析、加工装配和振动测试进行了讨论.为了满足重量轻、强度高、刚度高、热稳定性好的要求,设计了主要由六根碳纤维复合材料支杆和六个钛合金连接托架组成的六脚架,把光学望远镜静定安装到卫星载荷舱上.每个连接托架有两个接头,每个接头上有两个方向垂直的柔性节作为无间隙的虚拟铰链来减小弯曲载荷传递,提供柔性安装.采用有限元方法分析了光学望远镜与该六脚架装配体的模态频率、屈曲因子,以及该六脚架在1g重力作用下的应力和应变.对所加工的六脚架零件,在应变测量系统的辅助下进行了低应力装配.所加工的碳纤维六脚架重6.3kg.振动测试表明,装有该六脚架的光学望远镜结构产品的一阶谐振频率大约是70Hz;鉴定级正弦振动7g输入下,上托架根部柔性节处应力最大为160.6MPa;高频段振动响应显著衰减.所开发的碳纤维六脚架精度较高,满足要求.