用于空间碎片捕获的绳网系统非线性动力学建模
数值分析
2022-08-01 v1 软凝聚态物质
数值分析
摘要
本文中，一种柔性绳网系统被应用于捕获空间碎片，并建立了一个数值框架以探究其非线性动力学行为，该框架包含折叠、展开、接触和闭合四个主要阶段。基于将整体结构离散为多个节点与连接边，解析推导了弹性力向量及相应的雅可比矩阵，以求解一系列运动方程。采用全隐式方法分析细长杆网络的动力学，数值研究了涉及相互作用的力学响应。可变形网与刚体间的接触通过经济高效的修正质量算法隐式处理，而悬链线理论用于引导折叠过程（从平面构型到类折纸图案）。折叠六边形网的拖曳与展开动作可通过将六个角质量朝特定方向发射实现；随后，当检测到飞行网与目标物体接触时，六个角受控沿预定路径运动产生闭合姿态，从而成功捕获并移除空间碎片。我们认为所建立的离散模型可为主动碎片移除（ADR）技术的设计提供新见解，并推动绳系拖曳系统基于模型的控制的进一步发展。
引用
@article{arxiv.2207.14420,
title = {Nonlinear Dynamic Modeling of a Tether-net System for Space Debris Capture},
author = {Weicheng Huang and Dongze He and Yanbin Li and Dahai Zhang and Huaiwu Zou and Hanwu Liu and Wenmiao Yang and Longhui Qin and Qingguo Fei},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.14420},
year = {2022}
}
备注
19 pages, 18 figures