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一种分段式天梯系统的月球引力分析和动力学性能研究

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一种分段式天梯系统的月球引力分析和动力学性能研究

作者：石润哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

天梯系统作为一种潜在的新型航天运输系统,由于其具有运输成本低、运输能力强等特征一直受到学者们的广泛研究,但目前绝大多数的研究均是关于绳索的振动抑制方面的研究,很少有学者研究天梯系统所受复杂力学环境（譬如月球引力）的影响... 详细信息

天梯系统作为一种潜在的新型航天运输系统,由于其具有运输成本低、运输能力强等特征一直受到学者们的广泛研究,但目前绝大多数的研究均是关于绳索的振动抑制方面的研究,很少有学者研究天梯系统所受复杂力学环境（譬如月球引力）的影响。且目前的天梯系统相关研究主要基于两种天梯模型:等截面天梯模型和变截面天梯模型,变截面天梯模型虽然相较等截面天梯模型对绳索材料的强度要求较低,但也由于其复杂的截面积变化规律限制其实际的应用前景,仅适合做理论分析。因此,本文主要基于一种新型分段式天梯系统模型,并结合有限元分析的新方法,深入探究了月球引力对赤道天梯系统的应力及位移影响,并进行了系统的动力学性能研究。针对现有天梯模型的实用性差的特点,本文提出了一种新型分段式天梯系统模型,分段式天梯系统通过对绳索进行分段,每段采用不同的截面积以达到降低绳索内部应力的目的。基于分段式设计思路对绳索分段参数进行了优化计算,并基于优化的系统参数建立了分段式赤道天梯系统的有限元分析模型,提出了迭代计算以修正有限元计算误差的分析方法。通过与传统天梯系统结构对比分析,论证了分段式天梯系统在减小系统峰值应力方面的有效性,并体现了新型设计思路的巨大优势及工程实用性。基于新型分段式赤道天梯系统有限元模型分析了天梯系统所受月球引力的影响,得到了月球引力加速度的影响量级,并结合不同的工况全面分析了月球引力作用对分段式天梯系统应力及位移的影响规律,探究了绳索分段数量及绳索长度对月球引力作用的影响。通过有限元分析及理论分析,基本理清了月球引力的影响规律,给后续分段式天梯系统模型设计提供了参考。分别建立了柔性及刚性两种分段式天梯系统动力学模型,并利用动力学模型进行了月球引力作用下天梯系统的模态分析及稳定性分析。通过有限元分析探究了不同月球引力作用工况下分段式天梯系统的轴向及横向振动规律,并探究了绳索的分段参数对其振动的影响,基本理清了影响分段式天梯系统振动频率的主要因素,并论证了分段式天梯系统结构的渐进稳定性特征。相关计算结果表明分段式天梯系统相较传统的天梯系统所具有的结构频率可调性,并且通过优化设计分段绳索的分段数量等参数可以有效的提高系统自身的振动频率,从而为后期的振动抑制提供方便。

关键词：分段式有限元月球引力模态分析稳定性

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月球引力的影响

小学生导读 2021年第5期 18-19页

作者：王东梅不详

月相随着月球绕地球运行而变化。从我们无法看见的新月开始,月亮逐夜变大,最后形成一轮明月,即满月;而后又逐夜变小,回复到新月,如此周而复始地圆缺循环。

关键词：一轮明月月相月球引力

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月球引力辅助地球轨道航天器变轨方法分析与应用设想

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中国高新区 2018年第4期 31-32页

作者：彭力贤湖南省长沙市雅礼中学

本文通过"亚洲三号"卫星利用月球引力成功进行轨道救援的案例分析,对利用月球引力进行地球航天器变轨的一般方法进行了研究,明确了利用月球引力进行地球轨道航天器变轨的目的定位。然后基于研究结论提出了地球轨道航天器月球引力变轨两... 详细信息

本文通过"亚洲三号"卫星利用月球引力成功进行轨道救援的案例分析,对利用月球引力进行地球航天器变轨的一般方法进行了研究,明确了利用月球引力进行地球轨道航天器变轨的目的定位。然后基于研究结论提出了地球轨道航天器月球引力变轨两个应用方向的设想,一是在高纬度发射场发射低倾角工作轨道卫星,二是辅助未来在轨服务航天器进行大范围的轨道倾角机动。

关键词：月球引力航天器变轨应用

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谈月球引力与海洋潮汐

物理教师 1997年第5期30卷 36-39页

作者：魏永峰河南省济源中等工业学校 454650

居住海边的人,每天都有机会看到海水的涨落.按人们对昼夜的称谓,在白天出现的海水上涨叫做“潮”,在晚上出现的上涨则叫做“汐”,海水这种周期性的涨落称为潮汐.早在我国的汉代,劳动人民就已经观察到了潮汐现象同月亮的关系,即有所谓“... 详细信息

居住海边的人,每天都有机会看到海水的涨落.按人们对昼夜的称谓,在白天出现的海水上涨叫做“潮”,在晚上出现的上涨则叫做“汐”,海水这种周期性的涨落称为潮汐.早在我国的汉代,劳动人民就已经观察到了潮汐现象同月亮的关系,即有所谓“涛之起也,随月盛衰”的记载.这里所说的涛就是指海水的潮汐现象.当然推动海水形成潮汐的成因是比较复杂的,但其主要原因是月球和太阳的引力对海水的影响,特别是月球引力的影响甚为突出.能对海水的潮汐运动作出科学解释的是万有引力定律发现以后的事情.由万有引力定律可知:地球上的海水在受到地心引力的同时,还受有月球和太阳对它的吸引力,那么,推动海水上涨的力应为月球和太阳对它的吸引力.

关键词：月球引力海洋潮汐引潮力万有引力定律太阳引力潮汐现象海潮效应吸引力科学解释潮汐运动

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月球引力对地球的影响

世界科学 1986年第7期 44-44页

作者：张小千

百多年前,科学家们就知道月球的引力吸引地球上的海洋,产生潮汐。一些科学家们已发现月球的引力还可能对地球上其他自然现象产生影响的证据。他们说,月球可能对地震、火山爆发,甚至包括天气变化负有一定程度的责任。两名美国科学家列表... 详细信息

百多年前,科学家们就知道月球的引力吸引地球上的海洋,产生潮汐。一些科学家们已发现月球的引力还可能对地球上其他自然现象产生影响的证据。他们说,月球可能对地震、火山爆发,甚至包括天气变化负有一定程度的责任。两名美国科学家列表统计了加利福尼亚州主要的地震事件,然后考察每次地震发生时月球所处的位置。结果发现,每当月球的引力最强时,加利福尼亚就发生大地震。他们发现,小地震的发生与月球位置之间没

关键词：月球引力火山爆发火山喷发太阳粒子太阳宇宙线地球行星

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月球引力可能引发地震

农学学报 2001年第Z2期 84-84页

发生在海底板块交接处的地震常常是以月球的引力为最后导火线而发生的,这是日本科学家的最新研究结果。日本东北大学教授大竹政和等人最近对1977到2000年间世界九个地区发生在海底板块交接处的1923次里氏5.5级以上地震进行了研究,他们... 详细信息

发生在海底板块交接处的地震常常是以月球的引力为最后导火线而发生的,这是日本科学家的最新研究结果。日本东北大学教授大竹政和等人最近对1977到2000年间世界九个地区发生在海底板块交接处的1923次里氏5.5级以上地震进行了研究,他们得出的结论是:在月球引力朝着有助于断层滑动的方向起作用时,发生地震的次数显然多于其他时刻,特别是发生在日本东北地区和俄国勘察加半岛一带海底7.5级以上的大地震,与月球引力的这种相关关系尤其显著。这些科学家们于是分析说,在地震发生之前,月球或太阳的很小的引力差异就会产生很大影响,容易成为引发大地震的导火线。

关键词：地震月球引力断层滑动断层运动