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但是刚体电池翼由于用蜂窝构造作为电池片的形式，它的形状和密度都会变得很占空间，这不利于减少火箭的装载空间，发射时的成本也无法节省。最严重的是，在太空中卫星所需要的能源越多，结构越大，刚性太阳能帆板已无法满足其对能源的需要。目前相关研究人员提出的一种薄膜式太阳能帆板和半刚性太阳能帆板的帆板可以替代刚性太阳能帆板的缺点，这也将成为未来太空分析的一个关键的关注点[6]。

1。1。2卫星太阳能帆板的结构及特点

目前太阳能帆板主要采取折叠式太阳能帆板的结构形状，由多块基板以及用于连接基板与卫星本体的连接机构两部分组成。太阳能帆板结构中最关键的部位就是基板，它大部分用于撑持太阳能电池以及排布所必需的线路。太阳能电池板由基板和太阳能电池电路组成。整个太阳能帆板由多块太阳板采用连接机构彼此相连[7]。连接机构采用构架形式或杆的形式，太阳能帆板在太空中展开后，连接机构让卫星自身和帆板之间隔开一定的距离，方便太阳能帆板的采光。基板根据其自身的结构特性可分为柔性、半刚性和刚性三种基板[8]。柔性基板与刚性基板相比，其综合性能上占有很大程度上的优势，同时技术复杂程度也很高。半刚性基板和刚性基板之间目前还没有技术上的优势。所以目前大多数卫星太阳能基板均采用刚性基板。随着太阳能帆板技术的不断发展，柔性基板和半刚性基板也将会得到很好的发展。

太阳能帆板机构主要是把处于卫星中的太阳能帆板待卫星入轨后伸到预定的位置。太阳能帆板机构包括压紧与释放机构、展开机构和太阳能帆板驱动机构。目前刚性基板的折叠式太阳能驱动机构是使用最广泛的形式。如图所示的太阳能帆板的构造实例。其中，内板7、中板8和外板9这三块设置了太阳能电池的基板是其结构的重要组成部分。机构4为连接架，它的作用主要是连接内板和卫星。机构1是张紧与释放机构，展开机构由一个根部铰链2、六个板间铰链3、联动装置5和处于内板和中板侧面的两个联动装置6构成。

图1-1 太阳能帆板的构造实例

由于太空环境接近于真空环境，所以卫星太能能帆板的工作阻力很小。由于太阳能帆板的本身一些固有的属性，如刚度比较低，柔性比较大，而且尺寸结构也比较复杂，当收到太空比如微粒子流或者太空垃圾的干扰时，便会发生晃动，且晃动减缓的速度十分地迟钝。这样太阳能帆板会因为不停地振动产生疲劳损伤，更可能会损坏外部结构[1]。这样复杂的构造特点，提高了卫星太阳能帆板碰撞动力学问题分析研究的困难性。在平常条件下，这体现为弯扭组合的空间组合振动，在某些特定条件下，体现为平面弯曲振动为主的振动。由于结构的阻尼弱、刚度小，在大变形情况下表现为非线性的振动。线性和非线性之间有许多的差别[9]。由于太空中的扰动无法预料而又繁多，太阳能帆板展开后也许会受到冲击或撞击，如太能风、太空垃圾等，这些干扰也许瞬时作用于太阳能帆板，也可能是循环的，可能是固定的，也可能是概率性的出现，所以对卫星太阳能帆板进行结构动力学建模，并讨论碰撞动力学的问题就显得尤为必要。这些太空中的干扰因素促使研究人员开始重视分析太阳能帆板碰撞动力学的研究，同时也说明该课题具有重要的实际意义[10]。

1。2 有限元法

1。2。1 有限元法的基本思想

有限元法作为一种高效率，使用普遍的数值计算方法，以计算机为基础，把分析的对象分片近似后，逼近整体来研究解决问题。有限元法的基本思想就是把持续的对象分散成有限个互不重叠的子域，这些子域仅通过节点相互连接，这样连续的对象就可以看作是一个单元的集合体。接着确定场函数的节点值作为不确定量，在每一个单元中假定近似插值函数以表明每个单元中场函数的分布规律。最后建立这些以节点位移为不确定量有限元方程组，解得这些方程组就可以将一个连续域中无穷自由度的研究巧妙地变为离散域中有限个自由度的研究，求出物体上有限个节点的位移[11]。有限元的精髓和特色在此也就体现出来了。由此可见有限元方法的处理过程还是相对比较简单，应用范围也非常广，对于线性与非线性都可以利用有限元方法。但是由于有限元方法将整个对象离散成许多个微小的单元，这些单元的存储寄放以及模型建立后的运行都会费城占用计算机的存储空间和资源，一般比较复杂的模型运算出来也非常的耗时。此外，有限元法对无限区域问题的模拟目前而言也非常困难。论文网 (责任编辑：qin)