充氣可展開(kāi)薄膜反射面結(jié)構(gòu)的型面分析與優(yōu)化.pdf

1、隨著我國(guó)國(guó)防、航天、通信等領(lǐng)域事業(yè)的發(fā)展，對(duì)充氣可展薄膜開(kāi)反射面天線的需求也在不斷提高。工作狀態(tài)的反射面型面精度是反射面天線從結(jié)構(gòu)角度出發(fā)最重要的指標(biāo)。如果反射面型面精度無(wú)法達(dá)到預(yù)期的使用要求，就會(huì)大幅度降低天線的增益，使其失去有效的工作效率影響天線的電性能。因此充氣可展開(kāi)反射面天線的反射面型面精度相關(guān)研究不可以忽視。
　　本文以充氣可展開(kāi)薄膜反射面結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，基于大量的相關(guān)文獻(xiàn)查閱，介紹了充氣可展開(kāi)薄膜反射面結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，說(shuō)明

2、了充氣可展開(kāi)薄膜反射面的關(guān)鍵技術(shù)，分析了充氣可展開(kāi)薄膜反射面的研究現(xiàn)狀，闡述了本課題的研究意義，并明確了本文的主要研究?jī)?nèi)容。
　　首先針對(duì)薄膜反射面初始無(wú)應(yīng)力狀態(tài)型面求解問(wèn)題，基于無(wú)矩薄殼理論，推導(dǎo)了考慮薄膜材料正交各向異性的理論解析解，研究了不同邊界條件對(duì)解析解待定常數(shù)的影響，討論了反射面旋轉(zhuǎn)中軸線處不連續(xù)的問(wèn)題，并做出了合理的解釋以及應(yīng)對(duì)措施。引入逆迭代加權(quán)找形法，提出了一種高精度的修正逆迭代法，考慮了在逆迭代分析過(guò)程中，由非

3、線性有限元分析得到的各節(jié)點(diǎn)在垂直旋轉(zhuǎn)軸的投影平面內(nèi)的位移偏差的影響。
　　其次針對(duì)薄膜反射面型面精度優(yōu)化問(wèn)題，提出了一種基于結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化思路的反射面薄膜厚度優(yōu)化方法;建立了反射面厚度拓?fù)鋬?yōu)化模型，并推導(dǎo)了目標(biāo)函數(shù)的導(dǎo)數(shù);引入了過(guò)濾分析方法，改善了厚度拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果，得到了理想最小影響半徑。
　　再次，針對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)的展開(kāi)過(guò)程分析模擬，基于有限質(zhì)點(diǎn)法，提出一種基于有限單元法的局部坐標(biāo)系薄膜單元純變形描述方法?；贛oore-Pen

4、rose廣義逆矩陣形態(tài)解析展開(kāi)過(guò)程分析方法，提出了一種以三角形薄膜單元的變形為本質(zhì)的改進(jìn)約束雅可比矩陣。編制了兩種方法的相關(guān)計(jì)算程序。給出了一種應(yīng)用錐形三浦折紙的薄膜反射面折疊管理方案。
　　然后針對(duì)一種1800mm口徑的充氣可展開(kāi)球形天線，進(jìn)行了材料的力學(xué)性能試驗(yàn);進(jìn)行了反射面裁剪線布置和裁片生成計(jì)算;研究了這種充氣球形天線的加工工藝;進(jìn)行了這種球形天線性能測(cè)試。
　　最后針對(duì)上述充氣可展開(kāi)球形天線的各項(xiàng)參數(shù)，進(jìn)行了相關(guān)的

5、力學(xué)分析，并評(píng)價(jià)了對(duì)反射面型面精度的影響，包括初始工作狀態(tài)的充氣氣壓、工作狀態(tài)承受靜力風(fēng)荷載的拉索布置和固有頻率自振模態(tài)、熱力學(xué)整體升溫降溫等方面的分析研究。
　　通過(guò)一系列的理論推導(dǎo)，程序編寫和大量數(shù)值算例表明了，薄膜反射面初始無(wú)應(yīng)力狀態(tài)型面分析有助于改善工作狀態(tài)下的反射面型面精度，基于結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化思路的反射面薄膜厚度優(yōu)化方法能大幅度改善工作狀態(tài)下的反射面型面精度，合理的薄膜反射面折疊收納管理方案有助于薄膜展開(kāi)有序穩(wěn)定。通過(guò)一系