本文關(guān)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(zhì)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(jié)構(gòu)形式。環(huán)狀天線從設(shè)計、發(fā)射到在軌運行的不同階段狀態(tài)其核心力學(xué)問題分別涉及張拉結(jié)構(gòu)的找形、多柔體動力學(xué)和結(jié)構(gòu)振動等不同領(lǐng)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(jìn)行了找形設(shè)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(dǎo)致與設(shè)計值不符。其次本文結(jié)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(jié)果。結(jié)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(jié)果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方法。該方法對于大口徑和輕質(zhì)化的天線設(shè)計具有參考意義。在找形分析基礎(chǔ)上,建立了含有預(yù)張力網(wǎng)面的環(huán)狀天線動力學(xué)分析模型�；贏NSYS環(huán)境,給出了梁-索單元結(jié)構(gòu)分析與實體單元熱分析相結(jié)合的非標(biāo)準(zhǔn)熱應(yīng)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(yīng)。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(jìn)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(yù)張力網(wǎng)面的作用。分析結(jié)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(dá)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(yù)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(guān)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(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(jié)構(gòu)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(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)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(jié)構(gòu)熱-力耦合算法46-53
• 4.1.1 薄壁梁結(jié)構(gòu)熱-力耦合計算46-49
• 4.1.2 薄壁梁結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(gòu)型55
• 4.3.2 預(yù)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(jié)65-66
• 第5章 結(jié)論與展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 附錄A70-71
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單71-72
• 致謝72

【相似文獻(xiàn)】

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