計及桁架柔性的環(huán)形天線找形方法研究.pdf

1、環(huán)形天線由周邊桁架、前/后索網(wǎng)及縱向索陣組成的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)、以及附著在前索網(wǎng)上的金屬反射網(wǎng)組成，具有大口徑、質(zhì)量輕、收納率高的特點，是目前比較理想的天線結(jié)構(gòu)形式。反射面的形面精度是星載環(huán)形天線電性能的重要指標(biāo)，影響著信號的通訊質(zhì)量。索網(wǎng)結(jié)構(gòu)作為金屬反射網(wǎng)的支撐結(jié)構(gòu)，其成形狀態(tài)直接決定了反射面的形態(tài)。然而索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的成形狀態(tài)與索段預(yù)張力分布是不可分割的一個整體。對索網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，即是在滿足形面精度的要求下對索段預(yù)張力進(jìn)行配置，該過程通常又

2、叫做“找形”。而索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的“找形”又受到桁架變形、鉸鏈剛度等多因素影響。文章主要工作與研究成果如下：
　　首先，分析索網(wǎng)結(jié)構(gòu)找形結(jié)果評價指標(biāo)，將形面精度和索段張力均勻性作為主要設(shè)計目標(biāo)。固定索網(wǎng)結(jié)構(gòu)邊界節(jié)點，以索段力密度為設(shè)計變量，以網(wǎng)面均方根誤差為目標(biāo)函數(shù)，并以索段張力比和張力上下限作為約束條件，建立基于力密度法的天線索網(wǎng)結(jié)構(gòu)找形優(yōu)化模型。找形算例顯示，采用該方法可使索網(wǎng)達(dá)到較高的網(wǎng)面精度和較均勻的索網(wǎng)預(yù)張力。
　　其次，

3、結(jié)合力密度法與有限元法，提出一種計及桁架柔性變形的找形方法，主要分三步進(jìn)行。采用有限元法獲得邊界索段殘余預(yù)張力及桁架節(jié)點位移，更新桁架節(jié)點坐標(biāo)，把邊界索段預(yù)張力當(dāng)成已知量，建立新的基于力密度法的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化得到其余索段上的預(yù)張力。
　　最后，為替代第三章中有限元建模與分析環(huán)節(jié)，提高找形效率，采用矩陣位移法建立環(huán)形桁架剛度方程。針對邊界索梁組合結(jié)構(gòu)，以平衡態(tài)下桁架所受載荷為優(yōu)化變量，以該載荷與索段上殘余預(yù)張力差值為目標(biāo)函數(shù)建立