空間可展機(jī)構(gòu)是衛(wèi)星的重要組成部分,會(huì)直接影響衛(wèi)星天線的強(qiáng)度、工作精度等性能,相比于傳統(tǒng)的機(jī)械鉸鏈?zhǔn)娇烧菇Y(jié)構(gòu),使用復(fù)合材料制成的超彈性鉸鏈具有質(zhì)量輕、折疊體積小,展開精度高,抗彎抗扭能力強(qiáng)等特點(diǎn),因此具有重要的研究價(jià)值。本文以復(fù)合材料卷尺彈簧以及復(fù)合材料圓柱薄壁鉸鏈等兩種超彈性鉸鏈為主要研究對(duì)象,對(duì)復(fù)合材料圓柱薄壁鉸鏈的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)力學(xué)特性進(jìn)行深入研究,并對(duì)其結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,以提高衛(wèi)星天線的整體性能。論文的主要研究內(nèi)容如下:(1)基于復(fù)合材料力學(xué)、工程殼理論以及薄板彎曲理論建立復(fù)合材料卷尺彈簧的解析模型,對(duì)卷尺彈簧的準(zhǔn)靜態(tài)彎曲特性進(jìn)行研究。建立復(fù)合材料卷尺彈簧的有限元模型,使用顯示動(dòng)力積分方法對(duì)其彎曲特性進(jìn)行分析,并將結(jié)果與解析模型進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證有限元模型的準(zhǔn)確性。在解析模型的基礎(chǔ)上研究復(fù)合材料卷尺彈簧各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其力學(xué)性能的影響。(2)建立復(fù)合材料圓柱薄壁鉸鏈有限元模型,使用顯示動(dòng)力積分方法分析其準(zhǔn)靜態(tài)彎曲和扭轉(zhuǎn)性能。研究復(fù)合材料圓柱薄壁鉸鏈各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其彎曲和扭轉(zhuǎn)等靜態(tài)力學(xué)性能的影響。對(duì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法以及響應(yīng)面法、Kriging模型、徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、廣義自回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)和組合代理模型等代理模型方法進(jìn)行研究,從中選取建模精度最高的一種方法建立復(fù)合材料圓柱薄壁鉸鏈準(zhǔn)靜態(tài)彎曲以及扭轉(zhuǎn)特性的代理模型,在代理模型的基礎(chǔ)上使用多目標(biāo)優(yōu)化算法對(duì)其彎曲和扭轉(zhuǎn)等靜態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行優(yōu)化。(3)推導(dǎo)層疊復(fù)合材料等效熱膨脹系數(shù)理論計(jì)算公式,建立天線框架有限元模型,利用有限元模型對(duì)其進(jìn)行熱變形分析。研究復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)以及層疊復(fù)合材料等效熱膨脹系數(shù)對(duì)天線框架熱變形的影響,使用多島遺傳算法,以減小天線框架熱變形為目標(biāo)對(duì)層疊復(fù)合材料鋪層角度進(jìn)行優(yōu)化。(4)在有限元模型的基礎(chǔ)上對(duì)復(fù)合材料圓柱薄壁鉸鏈動(dòng)態(tài)展開特性進(jìn)行研究,分析展開過程中的過沖現(xiàn)象以及振動(dòng)衰減情況,并使用敷設(shè)自由阻尼層的方法減小動(dòng)態(tài)展開過程中的振動(dòng)。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TB33;TB115
【部分圖文】：

圖 1-1 機(jī)械鉸鏈?zhǔn)娇烧箼C(jī)構(gòu)[2; 3]機(jī)械鉸鏈?zhǔn)娇烧箼C(jī)構(gòu)存在的問題，目前柔性可展機(jī)構(gòu)成為各國的主要研究械鉸鏈?zhǔn)娇烧箼C(jī)構(gòu)，柔性可展機(jī)構(gòu)具有更輕的質(zhì)量和更高的收納比，且其存在鉸鏈的轉(zhuǎn)動(dòng)間隙與沖擊，具有更好的展開可靠性與穩(wěn)定性。柔性展開料的特性，展開有自鎖能力，不需要額外的定位機(jī)構(gòu)，相比于傳統(tǒng)的鉸鏈

圖 1-2 豆莢桿制備過程及收展裝置[8; 9]構(gòu)以柔性薄膜結(jié)構(gòu)為主要材料，內(nèi)部呈空腔狀態(tài)，將其折疊壓縮以后定軌道后開始充氣展開，充滿之后進(jìn)行剛化處理，形成所設(shè)計(jì)的空間薄膜天線如圖 1-3 所示。

圖 1-3 充氣薄膜天線[10; 11]鉸鏈?zhǔn)且环N圓柱殼體結(jié)構(gòu)（如圖 1-4 所示），能夠?qū)崿F(xiàn) 180°大撓度儲(chǔ)的應(yīng)變能自行展開。與其他柔性可展機(jī)構(gòu)相比，超彈性鉸鏈不需置，也不會(huì)像充氣機(jī)構(gòu)受充氣氣壓等因素的影響，集驅(qū)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、質(zhì)和低耗能的優(yōu)點(diǎn)，能夠降低可展機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度。但相較于豆莢
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本文編號(hào)：2863709