空間薄膜結(jié)構(gòu)的展開動(dòng)力學(xué)研究及熱分析.pdf

1、空間薄膜展開結(jié)構(gòu)具有重量輕、折疊體積小等顯著優(yōu)點(diǎn)，在大型空間結(jié)構(gòu)如大型空間天線、太陽帆板等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
　　 空間薄膜結(jié)構(gòu)的展開分析一直以來是空間薄膜結(jié)構(gòu)研究的熱點(diǎn)，本文依托民用航天科研預(yù)先研究項(xiàng)目(C1320060312、WY—YY/ZZ06JY001)及航天部第十四研究所項(xiàng)目(GFJG—E80698)，首先對(duì)空間薄膜結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)和展開理論進(jìn)行了綜述，在此基礎(chǔ)上，采用控制體積法對(duì)充氣薄膜結(jié)構(gòu)的速度控制進(jìn)行了研究，

2、從材料、結(jié)構(gòu)以及模型本身，對(duì)充氣薄膜結(jié)構(gòu)的速度進(jìn)行了控制分析，對(duì)減小充氣管展開端的速度提出了措施，本研究對(duì)工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供一定的參考價(jià)值。
　　 空間薄膜結(jié)構(gòu)的展開機(jī)理的研究一直以來是科學(xué)家關(guān)注的重點(diǎn)，從能量—?jiǎng)恿康慕嵌妊芯靠臻g薄膜結(jié)構(gòu)的展開，采用剛體動(dòng)力學(xué)和歐拉四元素理論，通過增量的近似和修改外力的方法，不僅保證了拉格朗日方程的微分關(guān)系滿足能量守恒、動(dòng)量守恒和動(dòng)量矩守恒，而且其增量關(guān)系也滿足這三個(gè)守恒定律，從而強(qiáng)制地保證了數(shù)

3、值積分的穩(wěn)定：通過修改時(shí)間積分方法，不僅保證了計(jì)算的精度，而且使迭代更易收斂；考慮薄膜的非線性變形，將小剛度理論引入薄膜結(jié)構(gòu)的分析，考慮了薄膜結(jié)構(gòu)在展開過程中的褶皺和松弛，并對(duì)空間薄膜結(jié)構(gòu)展開過程中的能量及動(dòng)量進(jìn)行了分析；模擬充氣結(jié)構(gòu)時(shí)，修正了原充氣過程為等溫過程的假設(shè)，運(yùn)用熱力學(xué)第一定律和氣體狀態(tài)方程對(duì)充氣過程的氣體交換過程進(jìn)行了推導(dǎo)，得到了其精確解；在程序的處理中，采用獨(dú)立計(jì)算子氣室氣壓的方法，減少有限元分析中剛度矩陣的帶寬，從而節(jié)

4、省計(jì)算時(shí)間和計(jì)算機(jī)內(nèi)存；而且還考慮了氣體與結(jié)構(gòu)的相互作用以及薄膜的自接觸等，并將模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)吻合較好。因此，能量—?jiǎng)恿糠ㄔ谘芯糠蔷€性幾何問題方面更具明顯的優(yōu)勢。
　　 空間充氣薄膜結(jié)構(gòu)的熱分析目前也是一個(gè)熱點(diǎn)，空間充氣薄膜結(jié)構(gòu)是受熱敏感結(jié)構(gòu)，其幾何精度要求高。對(duì)空間充氣薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行了在軌熱分析，主要研究了充氣薄膜結(jié)構(gòu)的熱彎曲性能以及大型空間薄膜結(jié)構(gòu)在空間軌道上所受到的太陽輻射壓力及其產(chǎn)生的扭矩以及外熱流的情況，

5、為進(jìn)一步分析空間充氣薄膜結(jié)構(gòu)的熱致變形奠定了基礎(chǔ)。
　　 在充氣薄膜結(jié)構(gòu)中，充氣展開支撐管是主要的部件之一，鋼卷尺加勁可展自硬化充氣管是充氣展開支撐管中利用鋼卷尺達(dá)到自硬化目的的一種類型，其展開動(dòng)力學(xué)性能也是研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，采用氣墊導(dǎo)軌模擬微重力環(huán)境，首次對(duì)卷曲折疊的充氣管，特別是對(duì)鋼卷尺加勁的充氣自硬化管的展開動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
　　 綜上所述，空間充氣薄膜結(jié)構(gòu)的展開是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)問題，不僅與材料的性能、