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文档简介

2014 10 30上海 第十五届空间结构学术会议 考虑裁剪片拼接的充气天线反射面动力特性分析 伞冰冰 河海大学土木与交通学院 1 可编辑 1 研究背景 充气膜结构因重量轻 折叠性好 展开可靠性高等优点而广泛应用于太空结构领域 其中充气天线是一项典型应用 充气天线的反射器呈凸透镜状 由形状对称的抛物面形状的膜片 即反射面和透明天篷组成 电磁波信号穿过透明天篷 在反射面上反射后收集到馈源处 天线在运行过程中受多种动力荷载作用 其动力特性直影响它的工作性能 可编辑 Idealsurface Initialsurface Sub surfaces Planargores Planargores Assembledinitialsurface Actualsurface Stressreleasing Generationofcuttinglines Flattening Designing Manufacturing Seaming Inflating 充气天线的裁片拼接 2 考虑裁片拼接的动力特性分析方法 1 裁片拼接模拟 可编辑 2 充气模拟 3 动力特性分析 方法 子空间迭代法 拼接原则 无空隙 无搭接 不引入应力及褶皱贴条的模拟 等效索 方法 将气压作为静力荷载采用非线性有限元求解关键问题 解决因初始零应力和曲面不连续引起的计算发散 3 分析结果与讨论 天线参数 可编辑 类型 刚性边界抛物面天线口径D 3m 焦径比F D 0 75设计气压P 10Pa容许形面精度 RMS 1mm裁剪线设置 以母线为裁剪线均分曲面裁剪片数n 16 32材料 Kapton膜 形状与应力 可编辑 目标曲面 实际曲面 形状误差最大主应力最小主应力 n 16 无贴条 形面精度RMS 0 444mm 满足要求 但形面误差分布及应力分布发生了较大变化 裁片区域偏低 接缝处偏高 除接缝处外 大部分区域最大主应力偏高 最小主应力整体偏低 贴条的影响 可编辑 加入贴条对整体形面精度影响不大 RMS 0 463mm贴条索内力由顶点到边界逐渐减小 受拼接影响 部分索松弛 模态分析 可编辑 拼接 不考虑贴条 8 拼接 考虑贴条 自振频率 可编辑 拼接的影响 贴条的影响 n 16n 32 裁片拼接降低了反射面的自振频率 影响程度与裁片数目有关 但贴条对自振频率有提高作用 可编辑 1 裁片拼接直接影响天线反射面的几何形状和应力分布 与目标曲面比较 拼接曲面裁片区域偏低 接缝处偏高 除接缝处以外 大部分区域最大主应力偏高 最小主应力整体偏低 2 拼接对反射面模态有较大影响 局部影响主要发生在接缝处 说明接缝处是反射面薄弱部位 此外 贴条引入的刚度和内力也对模态有所影响 3 裁片的拼接降低了反射面的自振频率 影响
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