[发明专利]一种非限位的多功能粘弹性支撑结构群

说明书

技术领域

本发明属于航天结构设计领域，具体的涉及一种非限位的多功能粘弹性支撑结构群。

背景技术

现有技术中用于实现两个物体或结构之间连接的方式主要有两类：一类是采用诸如螺接、铆接、焊接、插接/卡接、铰接、销轴连接等的机械连接方式；另一类是采用诸如粘接(胶接)以及热熔连接等的化学连接方式。但是，有些航天应用场合中的特殊物体或结构之间，不允许采用常规的螺接或胶接等方式进行连接(例如新型结构电池等)，而且希望连接机构除具有常规的支撑承载功能外，还要具备其它的多种功能于一体，例如需要被连接(或被支撑)的结构在保持连接状态的同时，能够发生相对运动，以达到实现振动能量消耗的目的，从而改善被连接结构所处的力学环境，又或者例如在实现支撑与连接的同时，有效减小外界环境振动在结构之间的传递，等等。

因此，急需发展一种现有连接方式无法实现的、既能支撑承载和传递力、又能减少振动传递的、而且同时还能满足航天应用需求的多功能弹性支撑结构。该类支撑结构具有多功能特征，即：除起支撑承载作用外，还能够通过自身的弹性变形来消耗振动能量，能够同时提供刚度和阻尼，此外还最好具有良好的绝缘、散热性能以及良好的空间环境适应性等，以满足安装一类带电、发热结构等航天应用需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非限位的多功能粘弹性支撑结构群，以解决现有技术中所用支撑结构难以适应太空复杂的真空环境，且难以满足在对一类航天电源结构进行支撑的同时，实现减振、散热和绝缘等多种功能的技术问题。具体技术方案如下：

一种非限位的多功能粘弹性支撑结构群，包括基础结构、被支撑结构和若干个粘弹性支撑结构单元；所述若干个粘弹性支撑结构单元构成的一个环状的、不连续的群组，粘弹性支撑结构单元设置在基础结构与被支撑结构之间；所述粘弹性支撑结构单元分别与基础结构和被支撑结构以预压紧和面接触的方式相连接，不存在固定约束关系；所述多功能粘弹性支撑结构群中粘弹性支撑结构单元的数量和几何尺寸是由被支撑结构所需要提供的刚度和阻尼、被支撑结构与基础结构之间的几何边界条件以及粘弹性支撑结构单元内部预紧力大小来综合确定。

进一步地，所述粘弹性支撑结构单元选用弹性模量不小于2.0兆帕、泊松比小于0.47、绝缘电阻大于50兆欧、导热系数大于0.2瓦/米·摄氏度、真空挥发度小于0.01％的材料制作而成。

进一步地，所述粘弹性支撑结构单元在长度方向的尺寸L由下式进行确定：

式中，E和A分别为粘弹性支撑结构单元的压缩弹性模量和横截面面积，F₀为粘弹性支撑结构单元在理想安装状态设计的预紧力大小，D为被支撑结构与基础结构之间的垂直距离；“·”表示乘法运算符号。

所述粘弹性支撑结构单元在厚度方向的尺寸H应满足如下关系式：

H≤H₀-ν(L-D) (2)

式中，ν为粘弹性支撑结构单元所用材料的泊松比，H₀为被支撑结构的厚度。

进一步地，在水平方向(x方向)和垂直方向(y方向)上布置的粘弹性支撑结构单元的数量n分别满足如下条件式：

式中，E、L和A分别为粘弹性支撑结构单元的压缩弹性模量、长度和横截面面积，K₀为被支撑结构所需要提供的刚度。

进一步地，所述被支撑结构的外包络线为方形或圆形，所述基础结构的内包络线为方形或圆形，所述弹性支撑结构群的两个面分别与被支撑结构外侧和基础结构的内侧以面接触的方式接触，其形状依据被支撑结构的外包络线和基础结构的内包络线共同决定。

进一步地，所述粘弹性支撑结构单元采用乙烯基封端聚二甲基硅氧烷材料制作而成。

进一步地，所述非限位的多功能粘弹性支撑结构群应用于航天结构，所述被支撑结构为电源模块。