仿金刚石点阵结构卫星承力板设计与力学分析

张恩祥; 章琪; 徐欣; 杨卫民; 徐志明; 张祎贝; 迟百宏

doi:10.13543/j.bhxbzr.2026.01.008

北京化工大学学报（自然科学版） ›› 2026, Vol. 53 ›› Issue (1) : 81 -89. DOI: 10.13543/j.bhxbzr.2026.01.008

仿金刚石点阵结构卫星承力板设计与力学分析

张恩祥, 章琪, 徐欣, 杨卫民, 徐志明, 张祎贝, 迟百宏

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摘要

为满足卫星承力板在比刚度和比强度方面的要求，受金刚石晶体优异力学性能的启发，设计了一种仿金刚石单晶体结构的点阵结构，并将其应用于卫星承力板中。首先，介绍了点阵结构的设计来源及其组成要素；其次，建立了单个点阵胞元的相对密度、平压刚度和弯曲刚度的理论数学模型；随后，通过Abaqus软件对采用所设计点阵结构填充的卫星承力板进行平压和三点弯曲的有限元仿真分析，并进行了试验测试，以评估在这两种典型工况下承力板的力学响应；最后，对比了理论推导、仿真分析和试验测试所得的平压弹性模量和弯曲模量，结果显示三者吻合度较好，从而验证了理论数学模型和有限元模型的正确性。分析结果表明，填充该点阵结构的卫星承力板在强度和刚度方面满足使用要求，为卫星主承力结构的设计提供了一种新颖且有效的思路。