Composite Tape Spring for Deployable Booms: Manufacturing and Testing
2023 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Kompositbandfjäder för utfällbara bommar: tillverkning och testning (Swedish)
Abstract [en]
This thesis centres around optimizing established manufacturing techniques, focusing on the edge cutting of bistable tape springs and conducting its deployment test. A bistable composite tape spring is a type of composite tape spring made from fibre-reinforced polymer composite with two stable equilibrium states. The deployment force was evaluated after successful manufacturing. A series of analytical calculations were developed to build a deployment model, which was then used to evaluate the deployment experiment. The analytical modelling includes material characterization and relaxation tests to evaluate the viscoelasticity behaviour of the composite. The analytical calculation emphasizes the tape spring strain energy, bi-stability, time-dependent properties of the material and the effect on the deployment force. The analytical deployment was then compared and adjusted to the actual deployment. It was found that the strain energy relaxed after a long time of stowage, thus reducing the deployment force. However, energy relaxation was also influenced by the temperature at which the tape spring was stored. The result from the calculation will help predict the tape spring’s deployment behaviour during the project launch campaign.
Abstract [sv]
Detta examensarbete fokuserar på att optimera etablerade tillverkningstekniker, med fokus på kantskärning, av bistabila bandfjädrar och genomföra utfällningstester. En bistabil kompositbandfjäder är en typ av kompositbandfjäder gjord av fiberförstärkt polymerkomposit med två stabila jämviktstillstånd. Utfällningskraften utvärderades efter tillverkning. En serie analytiska samband utvecklades för att bygga en utfällningsmodell, som sedan användes för att utvärdera utfällningsexperimentet. Den analytiska modelleringen inkluderar materialkarakterisering och relaxationstester för att utvärdera kompositens viskoelasticitetsbeteende. Den analytiska beräkningen betonar bandfjäderns töjningsenergi, bistabilitet och tidsberoende egenskaper hos materialet och deras effekt på utfällningskraften. Utfällningen med den analytiska modellen jämfördes sedan och justerades till den verkliga utfällningen. Det visade sig att spänningsenergin i fjädern relaxerade efter en lång tid i hoprullat läge, vilket minskade utfällningskraften. Energirelaxationen påverkades också bid vilken temperatur som den hoprullade tejpfjädern lagrades. Resultatet från beräkningen kommer att hjälpa till att förutsäga bandfjäderns utfällningsbeteende under uppskjutningskampanjen.
Place, publisher, year, edition, pages
2023.
Series
TRITA-SCI-GRU ; 2023:262
Keywords [en]
Bi-stable; Tape Spring; Manufacturing; Testing
Keywords [sv]
Bistabil; Bandfjäder; Tillverkning; Testning
National Category
Vehicle and Aerospace Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-340425OAI: oai:DiVA.org:kth-340425DiVA, id: diva2:1817006
Subject / course
Space Technology
Educational program
Master of Science - Aerospace Engineering
Supervisors
Examiners
2023-12-052023-12-052026-03-12Bibliographically approved