遠心力により展開する大型膜面宇宙構造物の形状安定性に関する研究

离心力展开大型膜空间结构形状稳定性研究

• 批准号: 17656275
• 负责人: 奥泉 信克
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Japan Aerospace Exploration Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17656275/
• 关键词: 回転円形膜; 振動モード解析; ソーラーセイル; 膜; 遠心力; 分布荷重; 振動モード; von Karman理論; 安定性; 大変形; 座屈; 回転対称シェルの膜理論

平成19年度は,昨年度に引き続き,真空チャンバ内での円形膜の回転実験において発生した振動の原因の解明と提案した振動モード解析の詳細な検証を行った.そのため,膜面に発生する振動を系統的に計測することとした.膜面には厚さ7.5pmのポリイミド膜と,厚さ12.5pmのポリエチレンテレフタレート膜の2種類を用い,直径は600mmと500mmとした.回転数を5Hz〜15Hz,真空チャンバの内圧を40〜1kPaの範囲で変化させ,膜面外周の面外振動を計測して周波数分析を行った.なお,外力による共振点を計測するために,膜面に磁性体薄膜を貼付して電磁石による強制励振実験を試みたが,磁力が弱く加振できなかった.実験の結果,チャンバ内圧が高いほど回転数と異なる特定の振動ピークが顕著に現れ,内圧を低下させると振動振幅が減少し,回転数の整数倍のピークと同時に他の多数のピークが発生し,主要なピークが不明確となった.すなわち,実験で発生する振動は主に残留空気の影響によるもので,内圧によって振動モードや振動数が変化することがわかった.そのため実験結果と解析で得られた振動モードとを逐一対応づけることは困難だったが,最も基本的な振動モードである(0,0)モード(周方向波数0,半径方向波数0),(1,0)モード,および(2,0)モードの振動数について,回転数の高い範囲で実験結果と解析結果の問に整合性が確認された.また,実験に用いた円形膜においては,製作誤差による偏心や回転軸の微小な振れ周りが存在するが,それらの影響で振動が不安定となる現象は観察されず,基本的には安定であった.本研究により,ソーラーセイルなどの遠心力展開される大型膜面構造物の初期検討のため,おおよその振動モードを理論解析や数値解析によって予測できるのではないかと考えられる.

In the year of Pingcheng 19, last year, the vacuum system was introduced, and the vacuum equipment was used to understand the cause of vibration. On the surface of the membrane, the vibration system is affected by the vibration system. The thickness of the film is different from the thickness of the 7.5pm, the thickness of the film, the thickness of the film, The return number is 5Hz~15Hz, the vacuum temperature range is 40~1kPa, the external vibration of the film surface is measured, and the cycle number is analyzed. The external force, the resonance point, the resonance point, the magnetic film, the magnets, the magnets. The result of the experiment shows that the number of response signals is high, the amplitude of vibration amplitude is low, and the number of response times is integer. At the same time, most of the other people are not aware of the number of errors. The number of vibrations in the system, the number of vibrations, the residual space, the number of vibrations, the number of vibrations, the number of vibrations. The results of the analysis of the results show that the number of waves in the cycle direction is 0, the number of waves in the radius direction is 0, the number of waves in the circle direction is 0, the number of waves in the radius direction is 0), the number of waves in the cycle direction is 0, the number of waves in the radius direction is 0), the number of waves in the cycle direction is 0, the number of waves in the radius direction is 0), the number of waves in the cycle is 0, the number of waves in the radius direction is 0), the number of waves in the cycle is 0, the number of waves in the radius direction is 0), the number of waves in the cycle is 0, the number of waves in the radius direction is 0), the number of waves in the The number of returns is high. The results of the analysis of the results confirm the accuracy of the integration test. In this paper, we use a ring-shaped membrane to measure the temperature, make a difference to make an eccentric response to the micro-vibration, and show that there is a problem in the vibration periphery, which is similar to the observation of the instability, the basic stability and stability. In this study, the main purpose of this study is to develop the large-scale film surface in the early stage of the creation, and to analyze the theoretical analysis of the vibration system.

项目成果

Equilibrium of a Rotating Circular Membrane under Transverse Distributed Load

• DOI: 10.1299/jsdd.1.85
• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of System Design and Dynamics
• 作者: N. Okuizumi