Optimum Design of a Microsatellite Structure with Vibration Constraint
Document Type : Original Article
Author
Malek Ashtar University of Technology, Tehran Faculty of Aerospace
Abstract
One of the most critical design points in satellites is to achieve the minimum mass (weight) by meeting all the requirements and constraints (strength, location and vibration). In this regard, the structure can play a very important role because the structural designer has more freedom of action in determining the design of the structure compared to other subsystems. In the present study, the process of designing the structure of a small satellite with the aim of achieving the lowest possible weight and maintaining the prevailing requirements such as vibration constraints hasbeen investigated. The process used to achieve the above goal is to change the geometric dimensions of the structure. Satellite modeling steps with all subsystems have been performed in SolidWorks software and modal, quasi-static and random vibrations analyzes have been performed in ansys software. Also, By using the ability to optimize the genetic algorithm in this software, the geometric parameters of the structure such as the thickness of the amplifiers have been obtained in such a way that the structure has reached the lowest possible weight and meet the prevailing conditions for vibration constraints, strength and random vibrations. The results show that by choosing the right thickness of amplifiers, the weight and frequency of the first satellite mode can be reduced significantly, and at the same time, the optimal final structure can satisfy all the constraints applied by the launcher and provide sufficient strength and rigidity
Keywords
Subjects
[1] م. مکی علمداری ، ح. احمدیان ، "طراحی بهینه سازه یک ماهواره کوچک از کلاس میکرو"، هشتمین کنفرانس سالانه (بینالمللی) هوافضای ایران، 1387.
[2] م. اسمعیلی، "طراحی سازه یک میکرو ماهواره به روش اجزا محدود"، دومین کنفرانس علمی کاربردی سازمان صنایع هوافضا ، دی 1382.
[3] ح. پاشازاده ، م. رستمی، " طراحی بهینه سازه میکرو ماهواره"، سومین کنفرانس بینالمللی مهندسی هوافضا و مکانیک، تهران،1397.
[4] S. D. S. Dawood, Computational study of the effect of using open isogrids on the natural frequencies of a small satellite structure, Acta Astronautica, Vol. 106, pp. 120-138, 2015.
[5] M. Roosta, M. Safarabadi, Study of mass reduction- possibility of a cubic microsatellite by replacing isogrid structure with sandwich panel structure using finite element analysis ،Modares Mechanical Engineering, Vol.16, No. 9, pp. 241-248, 2016 (in Persian).
[6] C.W.Schwingshackl,G.S.Aglietti,P.R. Cunningham, "Experimental Determination of the Dynamic Behavior of a Multifunctional Power Structure", AIAA, Vol.45, 2007.
[7] Larry A. Grant, "Successful Applications of Beryllium Sheet Materials to Satellite Structures",PV1983-950, 1983.
[8] م. ن. قریشی، ، م. ا. جعفری، ا. صداقتی، م. علیوردی پور، "طراحی و تحلیل سازه صلیبی بهینهسازی شده برای ماهواره مخابراتی"، بیست و ششمین همایش سالانه بینالمللی انجمن مهندسان مکانیک ایران، 1397.
[9] م. فکور، م. تقینژاد، ا. ر. کوثری، طراحی پیکرهبندی و بهینهسازی طراحی جانمایی در ماهوارههای مدار زمین آهنگ"، مجله مهندسی مکانیک مدرس، فروردین 1394.
[10] ح. بلندی، ک. دانشجو، م. سلیمانی، ، "مقدمهای بر اصول طراحی ماهواره"، انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران، 1378.
[11] J. J. Wijker, Spacecraft structures, pp. 101-121, Berlin, Springer, 2008.
[12] T. P. Sarafin, W. J. Larson, Spacecraft Structures and Mechanisms: from Concept to Launch, pp. 508-550, Boston, Microcosm Press, 1995.
[13] Engineering Optimization Theory and Practice (Singiresu S. Rao).
[14] ح. مطیع قادر، ش. لطفی ،م. سیداسفهلان، "مروری بر برخی از روشهای بهینهسازی هوشمند"، شبستر- دانشگاه آزاد اسلامی (شبستر)، 1389.
[15] ح. مطیع قادر، "کاربرد آتوماتای یادگیر در زمانبندی ایستای گراف وظایف بر روی سکوهای کاری همگن و ناهمگن"، پایاننامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شبستر- دانشکده فنی مهندسی کامپیوتر، مهر 1387.
[16] م. محمودی، ب. احمدی ندوشن،"بهینهسازی چند هدفه خرپاها و اجزای سازهای فولادی دو بعدی با روش الگوریتم ژنتیک و روش مقید استاندارد نرمالیزه"، نهمین کنگره بینالمللی مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی اصفهان، 1391.
Volume 1, Issue 1 - Serial Number 1
September 2021Pages 65-80
- Receive Date 21 April 2021
- Revise Date 12 June 2021
- Accept Date 30 June 2021