Structural analysis and vibration testing of the TUMnanoSAT microsatellite MARTÎNIUC Alexei

Abstract

One of the important verification steps before the launch of the nanosatellite developed at Technical University of Moldova (TUMnanoSAT) was vibration testing of the real model. These tests were carried out according to the requirements submitted by the Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) in collaboration with which the launch of our nanosatellite was possible. Thus, in order to validate the structural integrity of CubeSat nanosatellites under launch loads, a 1U TestPod was designed and manufactured. This work presents hands-on experience of the vibration testing of the TUMnanoSAT microsatellite and simulation of static and dynamic loads. The dynamic behavior was analyzed by checking the harmonic oscillations (modal analysis and random vibrations) in order to avoid critical frequency (140 Hz). The testing facilities were provided by the Space Science Institute from Bucharest. The microsatellite was vibration tested in X, Y and Z axis directions according to special requirements. The numerical calculation model was developed in ANSYS Workbench. Comparison of the experimental results and numerical modal tests showed a good correlation within 10%.

Una dintre etapele importante de verificare înainte de lansarea nanosatelitului dezvoltat la Universitatea Tehnică a Moldovei (UTM) (TUMnanoSAT) a fost testarea la vibrații a modelului real. Aceste teste au fost efectuate în conformitate cu cerințele prezentate de Agenția Japoneză de Explorare Aerospațială (JAXA) în colaborare cu care a fost posibilă lansarea nanosatelitului nostru. Astfel, pentru a valida integritatea structurală a nanosatelitului de tip CubeSat sub sarcini de lansare, a fost proiectat și fabricat un TestPod 1U. Această lucrare prezintă experiența practică a testelor de vibrații a microsatelitului TUMnanoSAT și simularea sarcinilor statice și dinamice. Comportamentul dinamic a fost analizat prin verificarea oscilațiilor armonice (analiză modală și vibrații aleatorii) pentru a evita frecvența critică (140 Hz). Instalațiile de testare au fost puse la dispoziție de Institutul de Științe Spațiale din București. Microsatelitul a fost testat la vibrații în direcțiile axelor X, Y și Z în conformitate cu cerințele spe ciale. Modelul de calcul numeric a fost dezvoltat în ANSYS Workbench. Comparația dintre rezultatele experimentale și testele modale numerice a arătat o bună corelație în limita a 10%.