桁架式展開結構設計、分析及試驗.pdf

1、隨著空間科技的發(fā)展，各相關學科對空間可展結構提出了更高的要求，主要體現(xiàn)在大口徑、高精度兩方面，為此各國學者提出了形式眾多的空間可展結構概念。可展結構作為一種新型結構形式，近些年來得到了廣泛的應用，根據其用途不同可分為空間可展結構和地面可展結構。在空間可展結構當中，四面體桁架式可展天線是其中最具潛力的結構形式之一，是本文研究的重點。本文對四面體桁架式可展天線的結構設計、分析及試驗進行了深入系統(tǒng)的研究。 論文首先在大量查閱國內外文獻

2、的基礎上，總結了國內外空間可展結構的應用情況及研究現(xiàn)狀，闡述了課題的研究意義。 接著在四面體桁架式可展天線結構設計理論的基礎上，開發(fā)了參數化仿真建模程序，使用AutoCAD的二次開發(fā)工具，通過lisp語言在AutoCAD中顯示整個天線的實體模型；更改輸入參數，可建立任何尺寸天線的實體模型，然后運用該設計程序設計并加工了一個2m×2m的天線模型，驗證結構設計程序的可靠。 天線設計完成后，除了要能順利展開之外，展開后能達到的

3、精度也是設計者十分關心的指標，因此本文使用基于PhotoModeIer軟件建立攝像測量系統(tǒng)，對一個2m×2m的天線模型和6m×2.8m天線進行精度測量，得到天線的空間節(jié)點位置；然后采用的三種不同的方法擬合拋物面，并編程序計算；同時也采用Mathematica軟件擬合拋物面；最后比較各種不同的方法，找到一個最佳吻合拋物面并得到最小均方根誤差。 根據結構設計可知，四面體桁架式可展天線的花盤節(jié)點不是均勻的60。，這給制造帶來了很大的不

4、便。本文研究了將天線花盤節(jié)點加工成均勻的60。時的裝配內力，并編程序方便的計算這些裝配內力。假設在收攏狀態(tài)下，天線也有裝配內力，且與展開狀態(tài)下的內力相同，同時假設這些裝配內力在展開過程中保持不變，然后修改基于廣義逆理論編制的四面體桁架式天線展開分析程序，將裝配內力引入程序中，分析其對天線展開過程的影響。 航天發(fā)射是一個昂貴的項目，一旦失敗，損失是巨大的，因此對空間展開結構的可靠性研究是非常必要的。論文從研究單個關節(jié)的可靠度出發(fā)，

5、分析指出了其運動功能可靠性中包含了矩的功能函數和功的功能函數這兩個并聯(lián)的功能函數；利用隨機函數的矩法和可靠性分析中的一次二階矩法，為天線的展開過程中的各個分解步驟構建了按矩的功能函數和按功的功能函數對應的可靠度計算表達式：然后構建關節(jié)的失效概率函數，進一步分析其展開次數與可靠度的關系：接著使用故障樹的分析方法和模糊可靠性分析法來分析整體天線的可靠度。在進行了理論分析和仿真軟件的研究之后，通過垂擊法對四面體桁架式可展天線進行模態(tài)測試，然后