發(fā)布時間：2021-10-12 23:10

　　薄膜材料由于質(zhì)量輕、收藏體積小、成本低、易折疊等優(yōu)點,在星載大口徑陣列天線、太陽帆和空間太陽能電站等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但薄膜的彎曲剛度小,受到壓力作用時易產(chǎn)生局部不穩(wěn)定,而引起褶皺。褶皺的出現(xiàn)不僅會降低薄膜結(jié)構(gòu)的表面精度,還會導(dǎo)致薄膜中的應(yīng)力分布發(fā)生變化,改變薄膜結(jié)構(gòu)的動力學(xué)特性,從而影響其結(jié)構(gòu)和功能特性。因此準(zhǔn)確描述褶皺形態(tài),分析褶皺薄膜的動態(tài)特性,并且有效減小薄膜褶皺,提高表面精度,同時抑制膜面振動,保證薄膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,對大型空間薄膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計和應(yīng)用具有重要意義。本文針對平面張拉薄膜結(jié)構(gòu),分別進行了靜力學(xué)分析和動力學(xué)分析,主要工作和取得的成果如下:1.建立了薄膜結(jié)構(gòu)的褶皺波模型,該模型可以描述膜面上各點的波動狀態(tài),擬合出薄膜褶皺形態(tài),揭示了褶皺的形成和擴展機理。褶皺波模型求解簡單,避免了有限元分析不收斂的情況出現(xiàn),可以快速得到褶皺幅值、波長和波數(shù)等物理量的值,適用于分析任意拉力下邊數(shù)為偶數(shù)的正多邊形薄膜結(jié)構(gòu)的褶皺形態(tài)。結(jié)果顯示,對于正方形薄膜結(jié)構(gòu),通過褶皺波模型和實驗分別得到的面外變形均方根值之間相差約0.022mm,而有限元數(shù)值仿真得到的面外變形均方根值和實驗結(jié)果之間相差約... 

【文章來源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
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縮略語對照表
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 空間薄膜結(jié)構(gòu)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 薄膜結(jié)構(gòu)褶皺預(yù)測與調(diào)控方法的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 薄膜褶皺的預(yù)測方法
        1.3.2 薄膜褶皺的調(diào)控方法
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第二章 薄膜結(jié)構(gòu)的應(yīng)力疊加準(zhǔn)則
    2.1 薄膜結(jié)構(gòu)應(yīng)力場模型
        2.1.1 傳統(tǒng)應(yīng)力場模型
        2.1.2 Airy應(yīng)力場模型
    2.2 Airy應(yīng)力疊加準(zhǔn)則
    2.3 本章小結(jié)
第三章 基于褶皺波模型的褶皺形態(tài)預(yù)測
    3.1 褶皺波紋各物理量的求解
    3.2 正多邊形結(jié)構(gòu)褶皺波模型
        3.2.1 正方形薄膜結(jié)構(gòu)褶皺波模型
        3.2.2 正多邊形薄膜結(jié)構(gòu)褶皺波模型
    3.3 結(jié)果分析
        3.3.1 褶皺的數(shù)值分析結(jié)果
        3.3.2 實驗結(jié)果分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 弧邊薄膜結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    4.1 弧邊薄膜結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布模型
    4.2 弧邊薄膜結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        4.2.1 單弧邊薄膜結(jié)構(gòu)最優(yōu)模型
        4.2.2 多段弧邊薄膜結(jié)構(gòu)最優(yōu)模型
    4.3 結(jié)果分析
        4.3.1 正方形薄膜結(jié)構(gòu)結(jié)果分析
        4.3.2 正多邊形薄膜結(jié)構(gòu)結(jié)果分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 褶皺薄膜動態(tài)特性分析
    5.1 拉力載荷與位移載荷的轉(zhuǎn)換關(guān)系
    5.2 褶皺薄膜的模態(tài)分析
    5.3 褶皺薄膜動力學(xué)模型
        5.3.1 褶皺薄膜的振動模型
        5.3.2 面向控制的薄膜結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型
        5.3.3 褶皺薄膜的瞬態(tài)動力學(xué)分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 基于面內(nèi)調(diào)控的褶皺薄膜振動抑制方法
    6.1 薄膜結(jié)構(gòu)面內(nèi)振動主動控制
    6.2 多模型切換自適應(yīng)控制方法
        6.2.1 驅(qū)動系統(tǒng)模型
        6.2.2 模型參考自適應(yīng)控制算法
        6.2.3 PID-MRAC系統(tǒng)
    6.3 實驗結(jié)果分析
        6.3.1 實驗系統(tǒng)
        6.3.2 單次擾動結(jié)果
        6.3.3 多次擾動結(jié)果
    6.4 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
參考文獻
致謝
作者簡介


【參考文獻】：
期刊論文
[1]大型太陽帆薄膜折疊及展開過程數(shù)值分析[J]. 黃小琦,王立,劉宇飛,楊辰,陳穎.  中國空間科學(xué)技術(shù). 2014(04)
[2]太陽帆航天器研究及其關(guān)鍵技術(shù)綜述[J]. 榮思遠,劉家夫,崔乃剛.  上海航天. 2011(02)

博士論文
[1]柔性航天器在軌振動主動控制研究[D]. 李洋.西安電子科技大學(xué) 2013
[2]空間薄膜反射鏡的多電極控制方法研究[D]. 石廣豐.中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機械與物理研究所） 2010
[3]空間薄膜褶皺及其動態(tài)特性研究[D]. 李云良.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008



本文編號：3433487