पीडीएफ डाउनलोड करें: एनईएससी पैरामीटर रहित संपर्क मॉडल का उपयोग करके संपर्क डायनेमिक्स पूर्वानुमान
मार्स सैंपल रिटर्न (एमएसआर) ऑर्बिटिंग सैंपल (ओएस) के कैप्चर को मॉडलिंग करने में जटिल गतिशील व्यवहार को समझना शामिल है, जिसमें ओएस को कैप्चर बाड़े के इंटीरियर के खिलाफ संपर्क बनाना शामिल है। एमएसआर कार्यक्रम को अपने वाणिज्यिक सॉफ्टवेयर टूल का उपयोग करके उत्पादित संपर्क गतिशीलता की भविष्यवाणियों के संख्यात्मक सत्यापन की आवश्यकता थी। इस व्यावसायिक सॉफ़्टवेयर ने संपर्क मॉडलिंग स्थापित करने के लिए “मुफ़्त” मापदंडों का उपयोग किया। मुफ़्त पैरामीटर (जिन्हें मुफ़्त चर के रूप में भी जाना जाता है) संपर्क भौतिकी पर आधारित नहीं हैं। एमएसआर द्वारा उपयोग किया जाने वाला व्यावसायिक संपर्क मॉडल
हर्ट्ज़ियन संपर्क कठोरता, सतह प्रवेश, कठोरता घातांक, प्रवेश वेग, संपर्क भिगोना, संपर्क भिगोना मूल्य के लिए अधिकतम प्रवेश गहराई और एक चौरसाई फ़ंक्शन सहित सात मुक्त मापदंडों की आवश्यकता होती है। एक पैरामीटर का एक उदाहरण जो मुफ़्त नहीं है वह घर्षण का गुणांक है, जो भौतिकी-आधारित पैरामीटर है। मुक्त पैरामीटर, संपर्क कठोरता पर विचार करें। संपर्क कठोरता पहले से ही परिमित तत्व मॉडल (एफईएम) कठोरता मैट्रिक्स में मौजूद है जहां शरीर संपर्क में आते हैं, और भौतिक रूप से साकार संपर्क मॉडल में सतह प्रवेश की अनुमति नहीं है, क्योंकि एफईएम जाल को संपर्क के दौरान एक दूसरे में प्रवेश नहीं करना चाहिए (यानी, शून्य- संपर्क सीमा प्रवेश बाधा स्थिति)।
जैसे, चयनित मुक्त पैरामीटर के प्रत्येक सेट के साथ एक अलग संपर्क बल हस्ताक्षर उत्पन्न होता है, इन पैरामीटर को सेट करने के मार्गदर्शन के लिए अतिरिक्त संख्यात्मक सत्यापन की आवश्यकता होती है। संपर्क मॉडलिंग अरेखीय है. इसका मतलब यह है कि संपर्क करने वाले निकायों की कठोरता मैट्रिक्स को लगातार अद्यतन किया जाता है क्योंकि निकाय संपर्क में आते हैं, संभावित रूप से पुनः संपर्क करते हैं (कंपन के कारण), और अलग हो जाते हैं। संपर्क निकायों के मोडल गुण राज्य परिवर्तन (उदाहरण के लिए, स्टिक-टू-स्लिप) के साथ लगातार बदलते रहते हैं। कुछ संपर्क मॉडल प्रस्तावित किए गए हैं और वाणिज्यिक परिमित तत्व विश्लेषण सॉल्वरों में शामिल किए गए हैं, और अधिकांश में स्थैतिक लोडिंग शामिल है। अपेक्षाकृत कम संख्या में गतिशीलता शामिल होती है, जो ऐतिहासिक रूप से चुनौतीपूर्ण साबित हुई है।
2005 में, नासा ने क्षणिक गतिशील वातावरण में संपर्क बलों की भविष्यवाणी करने के लिए कई वाणिज्यिक संपर्क सॉल्वरों का परीक्षण करते हुए एक अध्ययन किया। फरवरी 2003 कोलंबिया दुर्घटना के बाद स्पेस शटल प्रोग्राम (एसएसपी) द्वारा संपर्क गैर-रैखिकताओं के प्रभाव को पकड़ने के लिए स्पेस शटल क्षणिक युग्मित भार विश्लेषण (सीएलए) में संपर्क गतिशीलता को शामिल करने का निर्णय लेना आवश्यक हो गया था। इसने संपूर्ण सीएलए को अरेखीय बना दिया। अध्ययन में व्यावसायिक सॉफ़्टवेयर में नॉनलाइनियर सीएलए निष्पादित करने में बड़ी कठिनाइयाँ पाई गईं। एनईएससी और एप्लाइड स्ट्रक्चरल डायनेमिक्स (एएसडी) द्वारा विकसित एक नॉनलाइनियर सॉल्वर जो भौतिक रूप से प्राप्त करने योग्य परिणाम देने में सक्षम था, नासा द्वारा संख्यात्मक रूप से सत्यापित किया गया था और बाद में प्रयोगात्मक रूप से भी मान्य किया गया था। इस नॉनलाइनियर सॉल्वर का उपयोग बाद में 2005 से 2011 में अंतिम उड़ान तक सभी नासा एसएसपी सीएलए (यानी, चालक दल अंतरिक्ष उड़ानों) को निष्पादित करने के साथ-साथ वर्तमान में एसएलएस कार्यक्रम का समर्थन करने के लिए किया गया था।
एमएसआर संपर्क सत्यापन कार्य का उद्देश्य डेटा प्रदान करना था जिसका उपयोग एमएसआर टीम द्वारा वाणिज्यिक उपकरण संपर्क मॉडल के लिए ऊपर सूचीबद्ध मुफ्त मापदंडों को परिभाषित करने में मदद के लिए किया जा सकता है। एनईएससी/एएसडी सॉल्वर का उपयोग सरल ब्रैकट और मुक्त बीम के बीच संपर्क मॉडल करने, संपर्क बल और सापेक्ष विस्थापन प्राप्त करने के लिए किया गया था। इन परिणामी डेटा का उपयोग अधिक जटिल संरचनाओं के लिए पैरामीटर मान निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। मॉडल किए गए दो विन्यास, एक अक्षीय संपर्क के लिए (चित्र 1) और दूसरा छड़ी/घर्षण के लिए (चित्र 2), और एनईएससी नॉनलाइनियर गतिशील विश्लेषण से नमूना परिणाम चित्र 1 और 2 में प्रस्तुत किए गए हैं।
जानकारी के लिए संपर्क करें:
डॉ. डेक्सटर जॉनसन dexter.johnson@nasa.gov
डॉ. आर्य माजिद arya.majed@nasa.gov