空間充氣展開天線動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、空間充氣展開結(jié)構(gòu)是一種以柔性復(fù)合材料薄膜構(gòu)造的新型空間結(jié)構(gòu)，具有發(fā)射體積小、結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、研究和制造成本低、展開可靠等優(yōu)點(diǎn)，并且可以構(gòu)建大型和超大型的空間結(jié)構(gòu)，因此具有廣闊的應(yīng)用前景?？臻g充氣展開結(jié)構(gòu)在軌運(yùn)行過程中會(huì)遇到各種因素的干擾，并且有時(shí)候要進(jìn)行軌道機(jī)動(dòng)和姿態(tài)調(diào)整，這些都會(huì)引起結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。本文主要利用有限元軟件ANSYS對大型空間充氣展開結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析和瞬態(tài)動(dòng)力分析，并進(jìn)一步研究結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響，為今后的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇提供

2、理論依據(jù)。 本文選擇空間充氣展開天線為研究對象，利用ANSYS軟件分別對固化前和固化后的空間充氣展開天線支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析，得到了結(jié)構(gòu)的前幾階固有頻率和振型，并分別研究了支撐管直徑、支撐管壁厚、支撐環(huán)截面直徑、支撐環(huán)壁厚、反射面半徑、充氣壓力等主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對支撐結(jié)構(gòu)前十階固有頻率的影響。從結(jié)果中可以看出：固化前后支撐結(jié)構(gòu)的固有頻率值都很低，并且固化前后支撐結(jié)構(gòu)的前幾階振型也發(fā)生了變化；各結(jié)構(gòu)參數(shù)對支撐結(jié)構(gòu)各階固有頻率值有著不

3、同的影響。 根據(jù)空間充氣展開天線在軌進(jìn)行軌道機(jī)動(dòng)和姿態(tài)調(diào)整的運(yùn)動(dòng)形式，定義了兩種有代表性的荷載時(shí)間曲線，使結(jié)構(gòu)分別沿著軸向和側(cè)向產(chǎn)生一定的初始位移，通過數(shù)值模擬研究隨后結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，并研究加載方式的改變對結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響。分析結(jié)果表明：支撐環(huán)和支撐管均發(fā)生了振動(dòng)，并且各處的振幅不相同；節(jié)點(diǎn)上的VonMises應(yīng)力分別在運(yùn)動(dòng)期間和自由振動(dòng)期間到達(dá)了一次峰值；沿側(cè)向運(yùn)動(dòng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)相同位移需要的時(shí)間越短，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行自由振動(dòng)的影響越大。