[發(fā)明專利]一種FAST反射面單元自適應(yīng)連接機構(gòu)故障分析判斷方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010418761.4
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111611657A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李輝;李慶偉;楊清閣
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院國家天文臺
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 北京邦創(chuàng)至誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11717
• 代理人: 劉歡;張宇鋒

1.一種FAST反射面單元自適應(yīng)連接機構(gòu)故障分析判斷方法，其特征在于，包括為反射面單元及自適應(yīng)連接機構(gòu)力學(xué)建模，包括：

對反射面單元承載進行合理化假設(shè)，包括：

反射面單元的輪廓簡化為等邊三角形，根據(jù)三角形的位置分為正置三角形單元和倒置三角形單元，自適應(yīng)連接機構(gòu)的節(jié)點軸均沿反射面單元的角部的角平分線方向，在基準(zhǔn)球面態(tài)，反射面單元底邊或上邊平行于水平面；反射面單元和自適應(yīng)連接機構(gòu)簡化為平面剛體，運動前后反射面單元的位置差異忽略不計；1#連接機構(gòu)的節(jié)點球與背架桿件的連接抗彎簡化為反射面單元平面內(nèi)的扭轉(zhuǎn)彈簧，平面外抗彎仍簡化為剛體；0#連接機構(gòu)和1#連接機構(gòu)的球面副的摩擦、2#滑動支座與節(jié)點盤的摩擦均忽略不計，1#連接機構(gòu)的滑動副的摩擦力與節(jié)點軸的橫向力成正比；

構(gòu)建力學(xué)分析模型和計算公式，包括：

其中，對于正置三角形單元，建立單元在平面內(nèi)承載方程組如下：

式(1)中μ為1#連接機構(gòu)滑動副的摩擦系數(shù)，f₁、f₂分別為1#連接機構(gòu)節(jié)點軸的摩擦力和橫向壓力；N₁、N₂分別代表1#連接機構(gòu)的兩方向約束力；G為反射面單元自重；θ為反射面單元的傾角；α代表1#節(jié)點軸在橫向載荷f₂作用下在反射面單元平面內(nèi)產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)角；

式(1)中前三項方程代表單元的靜力平衡條件，式(1)中第四項方程中代表在垂直于單元平面方向的節(jié)點軸橫向力，由單元平面外的靜力平衡條件推導(dǎo)得到；式(1)中方程組包含f₁、f₂、N₁、N₂和α共五個未知量，方程數(shù)為四，需補充一個描述f₂和α關(guān)系的扭轉(zhuǎn)彈簧本構(gòu)方程才能得到唯一解，將α作為變化參數(shù)，考察其與方程解的關(guān)系，將式(1)中的方程組進行合并簡化，得到：

A·f₂²+B·f₂+C＝0 式(2)；

式(2)中為包含系數(shù)變量α的一元二次方程，式(2)中A、B、C分別為：

求解式(3)中方程得到節(jié)點軸橫向力f₂的表達式：

當(dāng)式(4)中符號‘±’取‘+’號時，對應(yīng)于1#節(jié)點軸相對于關(guān)節(jié)軸承向上滑動情況；當(dāng)式(4)中符號‘±’取‘－’號時，對應(yīng)1#節(jié)點軸相對于關(guān)節(jié)軸承向下滑動情況；

其中，對于倒置三角形單元，建立單元在平面內(nèi)承載方程組如下：

式(5)中μ為1#連接機構(gòu)滑動副的摩擦系數(shù)，f₁、f₂分別為1#連接機構(gòu)節(jié)點軸的摩擦力和橫向壓力；N₁、N₂分別代表1#連接機構(gòu)的兩方向約束力；G為反射面單元自重；d為反射面單元邊長；θ為反射面單元的傾角；α代表1#節(jié)點軸在橫向載荷f₂作用下在反射面單元平面內(nèi)產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)角；

式(5)中前三項方程代表單元的靜力平衡條件，式(5)中第四項方程中代表在垂直于單元平面方向的節(jié)點軸橫向力，由單元平面外的靜力平衡條件推導(dǎo)得到；式(5)中方程組包含f₁、f₂、N₁、N₂和α共五個未知量，方程數(shù)為四，需補充一個描述f₂和α關(guān)系的扭轉(zhuǎn)彈簧本構(gòu)方程才能得到唯一解，將α作為變化參數(shù)，考察其與方程解的關(guān)系，將式(5)中的方程組進行合并簡化，得到：

式(6)中為包含系數(shù)變量α的一元二次方程，式(6)中分別為：

求解式(7)中該方程得到節(jié)點軸橫向力f₂的表達式：

當(dāng)式(8)中符號‘±’取‘+’號時，對應(yīng)于1#節(jié)點軸相對于關(guān)節(jié)軸承向上滑動情況；當(dāng)式(8)中符號‘±’取‘－’號時，對應(yīng)1#節(jié)點軸相對于關(guān)節(jié)軸承向下滑動情況。