發(fā)布時間：2017-04-15 08:38

  本文關鍵詞：環(huán)狀可展天線的熱致振動分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：環(huán)狀可展索網(wǎng)天線具有收縮比大、質量輕、精度高等優(yōu)點,是目前星載可展開天線中較為理想的一種結構形式。環(huán)狀天線從設計、發(fā)射到在軌運行的不同階段狀態(tài)其核心力學問題分別涉及張拉結構的找形、多柔體動力學和結構振動等不同領域。本文主要通過數(shù)值方法研究環(huán)狀可展天線在軌完全展開固定狀態(tài)下索網(wǎng)的找形問題和受空間輻照熱載荷的熱致振動問題。論文首先采用力密度方法編制了分析程序,并對邊界節(jié)點固定的天線網(wǎng)面進行了找形設計。分析表明,天線框架柔度增加時,張力索網(wǎng)與框架的最終平衡將顯著改變網(wǎng)面節(jié)點位置和張力分布,導致與設計值不符。其次本文結合力密度方法和幾何非線性有限元分析,發(fā)展了考慮框架大變形的網(wǎng)面找形方法。方法的實現(xiàn)基于ANSYS有限元軟件平臺,以二次開發(fā)的形式給出了找形矩陣運算與有限元分析的交互迭代算法,并針對三種典型網(wǎng)面形式計算了找形結果。結果表明,在大柔度框架的情況下,本文的方法能夠在框架顯著畸變時仍能維持拋物面的型面精度,結果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方法。該方法對于大口徑和輕質化的天線設計具有參考意義。在找形分析基礎上,建立了含有預張力網(wǎng)面的環(huán)狀天線動力學分析模型�；贏NSYS環(huán)境,給出了梁-索單元結構分析與實體單元熱分析相結合的非標準熱應力耦合計算方法,從而實現(xiàn)高效率模擬梁截面的溫度梯度所產(chǎn)生的熱彎矩效應。在通過簡單模型驗證了計算的有效性和精確性后,對天線在四種典型熱輻射工況下進行了熱致振動分析。計算分別考慮了單獨框架和整體天線兩種情況,以了解預張力網(wǎng)面的作用。分析結果表明,在輻射熱載作用下,天線會產(chǎn)生毫米量級的整體變形,并隨傳熱狀態(tài)的平衡而達到穩(wěn)定,但天線在整體變形附近的振動幅度非常小。對框架而言,預張力網(wǎng)面的存在顯著改變了天線框架的熱致變形模式,而整體變形和振動幅度則有所降低,同時網(wǎng)面本身也會產(chǎn)生相同量級的振動,從而對天線功能產(chǎn)生潛在影響。
【關鍵詞】：環(huán)狀可展索網(wǎng)天線 找形分析 熱致振動 數(shù)值分析
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN820
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 研究背景與意義10-11
• 1.2 研究概況11-18
• 1.2.1 空間可展開天線介紹11-15
• 1.2.2 索網(wǎng)式可展開天線的找形研究15-16
• 1.2.3 航天器的熱致振動問題16-18
• 1.3 本文工作18-19
• 第2章 網(wǎng)面找形分析19-30
• 2.1 索網(wǎng)結構找形方法介紹19-23
• 2.2 力密度法算例分析23-26
• 2.3 考慮桁架大變形的必要性26-29
• 2.4 本章小結29-30
• 第3章 考慮邊框大變形的找形分析30-46
• 3.1 考慮環(huán)狀桁架變形的找形方法介紹30-33
• 3.1.1 空間梁結構的剛度矩陣求解30-31
• 3.1.2 考慮框架變形的找形分析31-33
• 3.2 算例分析33-45
• 3.2.1 三向網(wǎng)格網(wǎng)面天線35-40
• 3.2.2 六邊形網(wǎng)格網(wǎng)面40-43
• 3.2.3 有環(huán)索輻射狀網(wǎng)面43-45
• 3.3 本章小結45-46
• 第4章 環(huán)狀索網(wǎng)式可展開天線的熱致振動問題46-66
• 4.1 環(huán)狀可展開天線框架結構熱-力耦合算法46-53
• 4.1.1 薄壁梁結構熱-力耦合計算46-49
• 4.1.2 薄壁梁結構熱-力耦合簡單算例計算49-53
• 4.2 環(huán)狀可展天線索網(wǎng)結構熱-力耦合算法53-55
• 4.3 環(huán)狀天線的熱致振動分析55-65
• 4.3.1 環(huán)狀天線構型55
• 4.3.2 預張力初始條件55-56
• 4.3.3 模態(tài)分析56-57
• 4.3.4 熱致振動分析57-65
• 4.4 本章小結65-66
• 第5章 結論與展望66-67
• 參考文獻67-70
• 附錄A70-71
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單71-72
• 致謝72

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