机械工程学报

作者：李元恒, 范瑞祥, 杨帆, 张宏剑, 吴会强, 陈华伟

单位：1. 北京宇航系统工程研究所 北京 100076;2. 中国运载火箭技术研究院 北京 100076

关键词：堆叠式多星组合体,薄层单元法,非线性动力学,星箭连接机构,参数识别；

基金：国家自然科学基金(U24B6005)和民用航天“十四五”技术预先研究(D030310)资助项目。

堆叠式多星组合体是一种适合于大规模星座建设的一箭多星发射布局方式，其中的平板卫星通过分布在四周的承力柱，上下相邻两层间接触连接，并通过在顶层施加轴向预紧力将组合体压紧；卫星间连接面导致了典型的组合体非线性结构动力学行为，因此如何建立合理的等效模型以及准确识别连接面参数，成为攻克这一关键技术的核心问题之一。针对这一问题，采用约束子结构超单元法建立了平板卫星的缩聚模型，采用薄层单元法建立了连接面等效模型，并通过约束条件对子结构进行装配从而建立了整体的简化有限元模型。为验证建立的有限元模型的正确性，以及进行连接面的参数识别，设计了组合体的缩比物理模型，并基于该模型进行模态实验，获取了不同预紧力矩下的频率响应函数。以薄层单元材料3个模量参数为优化变量，以组合体的前三阶模态频率为优化对象，识别了连接面刚度参数；以薄层单元材料阻尼系数为优化变量，以组合体频响函数一阶共振峰幅值为优化对象，识别了连接面阻尼参数。通过分析频响函数曲线随预紧力矩的变化情况，得出了预紧力矩对组合体非线性动力学特性的影响规律。

来源：2026年第1期

《机械工程学报》期刊编辑部

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