本文關(guān)鍵詞：薄膜反射面結(jié)構(gòu)折展方案設計與理論研究

  更多相關(guān)文章： 薄膜反射面結(jié)構(gòu) 數(shù)值模擬 折疊展開 評價指標 缺陷分析

【摘要】：近年來,隨著航天事業(yè)的發(fā)展,薄膜反射面結(jié)構(gòu)以其具有質(zhì)量超輕、收攏體積小、易于折疊和展開等特點得到了各國科研人員的廣泛關(guān)注與應用,具有廣闊應用前景�，F(xiàn)階段,對薄膜反射面結(jié)構(gòu)的研究主要集中在傳統(tǒng)靜力分析方面,形態(tài)及展開過程方面研究較少。在總結(jié)國內(nèi)外薄膜反射面結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀的基礎上,進行了對薄膜結(jié)構(gòu)展開過程的數(shù)值模擬和空間剪式鉸結(jié)構(gòu)展開過程的數(shù)值模擬,并重點對其展開過程的評價指標進行研究。主要研究內(nèi)容如下：采用非線性有限元軟件ABAQUS對薄膜結(jié)構(gòu)展開過程進行數(shù)值模擬,選定在進行數(shù)值模擬時所使用的計算模塊和單元,利用材料特性用戶子程序VUMAT修正ABAQUS本身membrane單元的應力分布。對聚酰亞胺薄膜進行單軸拉伸試驗測試其材料性能,以確定數(shù)值模擬時所使用的材料參數(shù)。對帶折痕膜進行單軸拉伸試驗,測定其等效彈性模量以確定數(shù)值模擬時折痕附近部分的材料參數(shù)。對miura單元的展開過程進行模擬,給出平面度指標和最大Mises應力兩項評價指標來評價數(shù)值模擬的結(jié)果。通過改變加載點／驅(qū)動點數(shù)量和加載時間來研究合理的加載形式和加載時間。對薄膜反射面結(jié)構(gòu)的展開過程進行研究,對模擬依據(jù)的薄膜反射面結(jié)構(gòu)進行簡單介紹,對邊長為1m的等腰直角三角形反射面薄膜進行找形分析,找出滿足平衡條件和結(jié)構(gòu)要求的表面形狀,對薄膜使用Miura折疊方案進行折疊,通過改變參數(shù)0和L產(chǎn)生五個不同折疊方案的模型。采用ABAQUS軟件對五個模型的展開過程進行模擬,通過分析五個不同模型的平面度指標、應力大小、折痕長度、折疊率等指標來對Miura折疊方案的薄膜展開過程進行比較,探索參數(shù)的改變對薄膜展開過程的影響。對空間剪式鉸結(jié)構(gòu)的模型進行設計與模型制作,對實體模型設置控制系統(tǒng),以控制空間剪式鉸結(jié)構(gòu)折疊與展開。對空間剪式鉸結(jié)構(gòu)的展開過程進行數(shù)值模擬,對展開模型進行基于特征值屈曲模態(tài)的一致缺陷模態(tài)法分析,通過改變初始缺陷的大小,以研究不同的缺陷大小對于空間剪式鉸結(jié)構(gòu)展開過程的影響。
【關(guān)鍵詞】：薄膜反射面結(jié)構(gòu) 數(shù)值模擬 折疊展開 評價指標 缺陷分析
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V414.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-21
• 1.1 前言9
• 1.2 太陽帆的應用和發(fā)展9-15
• 1.2.1 太陽帆的概念與原理9-10
• 1.2.2 太陽帆的發(fā)展10-12
• 1.2.3 太陽帆展開方式研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 薄膜反射面天線的簡介與研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.1 氣壓成形法15-16
• 1.3.2 吊裝成形法16-17
• 1.3.3 靜電拉伸成形法17
• 1.4 薄膜反射面結(jié)構(gòu)折展方案的研究思路及研究意義17-21
• 1.4.1 薄膜折展方案的研究方向及研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4.2 伸展臂的研究方向及現(xiàn)狀18
• 1.4.3 本文的主要工作18-21
• 第二章 薄膜結(jié)構(gòu)展開過程數(shù)值模擬21-51
• 2.1 數(shù)值模擬計算模塊與單元的選用21-27
• 2.1.1 計算程序與單元簡介21-23
• 2.1.2 材料特性用戶子程序VUMAT簡介23-25
• 2.1.3 算例25-27
• 2.2 材性試驗27-31
• 2.2.1 應變測量方法簡介28-29
• 2.2.2 試驗結(jié)果29-31
• 2.3 帶折痕膜的等效彈性模量31-32
• 2.4 薄膜展開過程數(shù)值模擬的注意事項32-33
• 2.5 miura單元的展開過程模擬33-50
• 2.5.1 加載點/驅(qū)動點數(shù)量的研究34-40
• 2.5.2 加載時間研究40-50
• 2.6 本章小結(jié)50-51
• 第三章 薄膜反射面結(jié)構(gòu)展開過程研究51-73
• 3.1 薄膜反射面結(jié)構(gòu)形式簡介51-52
• 3.2 薄膜結(jié)構(gòu)的找形52-54
• 3.3 Miura折疊方案簡介54-56
• 3.4 薄膜折疊及展開過程要求56
• 3.5 不同參數(shù)方案展開過程比較56-71
• 3.5.1 模型一展開過程58-61
• 3.5.2 模型二展開過程61-63
• 3.5.3 模型三展開過程63-66
• 3.5.4 模型四展開過程66-68
• 3.5.5 模型五展開過程68-70
• 3.5.6 五個模型展開結(jié)果的比較與分析70-71
• 3.6 本章小結(jié)71-73
• 第四章 空間剪式鉸結(jié)構(gòu)模型設計與展開過程模擬73-91
• 4.1 空間剪式鉸模型的設計與模型制作73-78
• 4.1.1 模型設計與制作73-76
• 4.1.2 控制系統(tǒng)設置76-78
• 4.2 空間剪式鉸結(jié)構(gòu)展開過程模擬78-88
• 4.2.1 有限元模型的建立與展開過程模擬78-80
• 4.2.2 基于特征值屈曲模態(tài)的一致缺陷模態(tài)法分析80-88
• 4.3 空間剪式鉸模型的運動過程展示88-90
• 4.4 本章小結(jié)90-91
• 第五章 總結(jié)與展望91-93
• 5.1 總結(jié)91-92
• 5.2 展望92-93
• 致謝93-95
• 參考文獻95-97

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本文編號：694034