中国空间科学技术 ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (3): 215-223.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2026.0048
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薛永刚1,2,鱼则行2,张大羽2,马小飞1,2,*,王辉2,陈国辉2
XUE Yonggang1,2,YU Zexing2,ZHANG Dayu2,MA Xiaofei1,2,*,WANG Hui2,CHEN Guohui2
摘要: 针对传统动力学建模方法因忽略实际铰链多自由度刚度而导致铰接式大型桁架结构动力学预测存在偏差的问题,对考虑完整铰链刚度特性的广义梁单元建模方法及其试验验证进行了研究。在经典铁木辛柯梁理论框架中,通过引入基于实测参数的完整铰链刚度矩阵,构建了能够表征铰链力矩传递特性的修正动力学模型。首先,设计铰链刚度测试实验,系统获取铰链在六个自由度上的刚度参数;并基于实测参数建立了修正的有限元分析模型,并通过对一个五周期单元的铰接式三角形桁架开展系统的模态实验,以验证模型准确性。模型验证结果表明:采用修正模型计算得到的前两阶弯曲模态频率与实验测量值吻合良好,相对误差均控制在10%以内;对比分析进一步证实,相较于传统理想铰链模型,修正模型能显著提升动力学特性的预测精度,凸显了铰链刚度对整体结构动力学行为的实质性影响。基于铰链刚度测试-仿真的联合建模方法,有效解决了因忽略铰链刚度而产生的模型系统性偏差问题,为航天器大型桁架结构的高精度控制和优化设计提供了可靠的数值仿真结果与理论支撑。