ساخت سازه‌ کامپوزیتی ‌میکروماهواره‌

به گزارش ایسنا ، در پژوهشی که در قالب پایان نامه کارشناسی ارشد بهروز حسین پور ــ دانش‌آموخته رشته مهندسی هوافضا گرایش سازه ــ انجام شد ، سازه فلزی یک ماهواره واقعی بعد از مدلسازی، تحلیل کامل و مقایسه با نتایج تست ماهواره‌ به سازه کامپوزیتی تبدیل می‌شود.

سازه ماهواره اولیه تمام فلزی و به طور عمده از جنس آلومینیوم است. ماهواره در رده میکروماهواره با وزن تقریبی 75 کیلوگرم دارای شکل مکعبی و سلول‌های خورشیدی متصل به بدنه است.

وی در تشریح هدف از این تحلیل گفت: هدف از این تحلیل اجرای رویه کامل بارگذاری یک میکروماهواره بر اساس استانداردهای اروپا، طراحی سازه کامپوزیتی معادل سازه فلزی اولیه و همچنین اجرای روشهای جدید در مدلسازی به منظور تسریع اجرای تغییرات است. نرم‌افزار استفاده شده برای تحلیل MD.PATRAN&MSC.NASTRAN نسخه 2007 است.

حسین پور افزود: از مواد کامپوزیت کربن و شیشه برای طراحی سازه بدنه این میکروماهواره استفاده شده، الیاف به کار رفته به صورت پارچه و تک جهته هستند، که در دو مدول پایین و بالای ماهواره لایه گذاری شده از اطلاعات مواد بر اساس استاندارد MIL استفاده شده است.

پژوهشگر دانشگاه تربیت مدرس با بیان این که روشهایی برای افزایش سرعت اجرای تغییرات طراحی اجرا شده است، گفت: از قابلیتهای نرم‌افزار برای مدلسازی قطعات در فایلهای جداگانه و مونتاژ آنها در یک فایل واحد، شماره گذاری مجزا هر قطعه و بهینه سازی ترتیب گره‌ها برای کاهش زمان تحلیل استفاده شد.

اتصالات MPC به منظور تسریع جابجایی قطعات برای تغییرات مورد نیاز، در موقعیت پیچ‌ها به کار رفته است. از مدلسازی حجمی برای قطعات غیر سازه‌ای مؤثر در تحلیل استفاده شد.

وی در تشریح مراحل طرح خود افزود: ابتدا سازه فلزی ماهواره با جزئیات وزنی و ابعادی ماهواره واقعی مدلسازی شده است، پس از تکمیل مدلسازی، با روش مقدار انرژی کرنشی و 10 فرکانس اولیه آزاد ارتعاشی صحت اتصالات و المان محدود چک شد، بعد از تایید کامل هزار و 500 مد اول فرکانسی با پوشش بیش از 90 درصد به منظور استخراج بارگذاری شبه استاتیک استخراج شده است.

فرکانسهای اولیه ماهواره باید بزرگتر از 50 هرتز باشند، بارگذاری های موجود به صورت طیف فرکانسی پرتابگر با فرکانس بالا و پایین، ارتعاشات اتفاقی و همچنین بارگذاری شوک است که باید به شتابهای معادل تبدیل شود.معادل سازی شتابها از طریق فرکانسها و جرمهای مؤثر با روش مایلز انجام شده است.

حسین پور اضافه کرد: بعد از تکمیل تحلیل ماهواره فلزی،‌ مقایسه و تایید با نتایج ماهواره واقعی، بدون تغییر در معماری ظاهری و دریچه‌های دسترسی، طراحی و تبدیل سازه در مدول اصلی پایین و بالای ماهواره به کامپوزیت اجرا شد.

تعدادی از قطعات اصلی واسطه حذف شدند. به علت شباهت ظاهری دو مدول تغییر یافته از ساختار لایه چینی مشابهی برای طراحی کامپوزیتی استفاده شده است.

رویه کامل تایید مدل، استخراج یکهزار و 500 مد اول ارتعاشی، شتابهای معادل و بارگذاری شبه استاتیک اجرا شد. بعد از سعی و خطای زیاد به منظور احراز شرایط از لحاظ فرکانس اول بزرگتر از 50 هرتز معیار شکست TSAI-WU در مواد مرکب و معیار تسلیم قطعات فلزی، طراحی کامپوزیتی ماهواره به اتمام رسید.

نتایج نشان می‌دهد که وزن بخش تغییر یافته سازه بیش از 50 درصد کاهش یافته است. گفتنی است، این پژوهش با راهنمایی دکتر غلامحسین رحیمی، عضو هیات علمی دانشکده فنی مهندسی دانشگاه تربیت مدرس انجام شد.