桁架式展開結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分析及試驗(yàn).pdf

1、隨著空間科技的發(fā)展，各相關(guān)學(xué)科對空間可展結(jié)構(gòu)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(xué)者提出了形式眾多的空間可展結(jié)構(gòu)概念?？烧菇Y(jié)構(gòu)作為一種新型結(jié)構(gòu)形式，近些年來得到了廣泛的應(yīng)用，根據(jù)其用途不同可分為空間可展結(jié)構(gòu)和地面可展結(jié)構(gòu)。在空間可展結(jié)構(gòu)當(dāng)中，四面體桁架式可展天線是其中最具潛力的結(jié)構(gòu)形式之一，是本文研究的重點(diǎn)。本文對四面體桁架式可展天線的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分析及試驗(yàn)進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究。 論文首先在大量查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)

2、的基礎(chǔ)上，總結(jié)了國內(nèi)外空間可展結(jié)構(gòu)的應(yīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)上，開發(fā)了參數(shù)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(gè)天線的實(shí)體模型；更改輸入?yún)?shù)，可建立任何尺寸天線的實(shí)體模型，然后運(yùn)用該設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)并加工了一個(gè)2m×2m的天線模型，驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序的可靠。 天線設(shè)計(jì)完成后，除了要能順利展開之外，展開后能達(dá)到的

3、精度也是設(shè)計(jì)者十分關(guān)心的指標(biāo)，因此本文使用基于PhotoModeIer軟件建立攝像測量系統(tǒng)，對一個(gè)2m×2m的天線模型和6m×2.8m天線進(jìn)行精度測量，得到天線的空間節(jié)點(diǎn)位置；然后采用的三種不同的方法擬合拋物面，并編程序計(jì)算；同時(shí)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(gè)最佳吻合拋物面并得到最小均方根誤差。 根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可知，四面體桁架式可展天線的花盤節(jié)點(diǎn)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(diǎn)加工成均勻的60。時(shí)的裝配內(nèi)力，并編程序方便的計(jì)算這些裝配內(nèi)力。假設(shè)在收攏狀態(tài)下，天線也有裝配內(nèi)力，且與展開狀態(tài)下的內(nèi)力相同，同時(shí)假設(shè)這些裝配內(nèi)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(nèi)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(gè)昂貴的項(xiàng)目，一旦失敗，損失是巨大的，因此對空間展開結(jié)構(gòu)的可靠性研究是非常必要的。論文從研究單個(gè)關(guān)節(jié)的可靠度出發(fā)，

5、分析指出了其運(yùn)動(dòng)功能可靠性中包含了矩的功能函數(shù)和功的功能函數(shù)這兩個(gè)并聯(lián)的功能函數(shù)；利用隨機(jī)函數(shù)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(gè)分解步驟構(gòu)建了按矩的功能函數(shù)和按功的功能函數(shù)對應(yīng)的可靠度計(jì)算表達(dá)式：然后構(gòu)建關(guān)節(jié)的失效概率函數(shù)，進(jìn)一步分析其展開次數(shù)與可靠度的關(guān)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(jìn)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(jìn)行模態(tài)測試，然后