充氣可展開薄膜反射面結構的型面分析與優(yōu)化.pdf

1、隨著我國國防、航天、通信等領域事業(yè)的發(fā)展，對充氣可展薄膜開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構角度出發(fā)最重要的指標。如果反射面型面精度無法達到預期的使用要求，就會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。因此充氣可展開反射面天線的反射面型面精度相關研究不可以忽視。
　　本文以充氣可展開薄膜反射面結構為研究對象，基于大量的相關文獻查閱，介紹了充氣可展開薄膜反射面結構的應用，說明

2、了充氣可展開薄膜反射面的關鍵技術，分析了充氣可展開薄膜反射面的研究現狀，闡述了本課題的研究意義，并明確了本文的主要研究內容。
　　首先針對薄膜反射面初始無應力狀態(tài)型面求解問題，基于無矩薄殼理論，推導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解析解待定常數的影響，討論了反射面旋轉中軸線處不連續(xù)的問題，并做出了合理的解釋以及應對措施。引入逆迭代加權找形法，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程中，由非

3、線性有限元分析得到的各節(jié)點在垂直旋轉軸的投影平面內的位移偏差的影響。
　　其次針對薄膜反射面型面精度優(yōu)化問題，提出了一種基于結構拓撲優(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撲優(yōu)化模型，并推導了目標函數的導數;引入了過濾分析方法，改善了厚度拓撲優(yōu)化結果，得到了理想最小影響半徑。
　　再次，針對薄膜結構的展開過程分析模擬，基于有限質點法，提出一種基于有限單元法的局部坐標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)解析展開過程分析方法，提出了一種以三角形薄膜單元的變形為本質的改進約束雅可比矩陣。編制了兩種方法的相關計算程序。給出了一種應用錐形三浦折紙的薄膜反射面折疊管理方案。
　　然后針對一種1800mm口徑的充氣可展開球形天線，進行了材料的力學性能試驗;進行了反射面裁剪線布置和裁片生成計算;研究了這種充氣球形天線的加工工藝;進行了這種球形天線性能測試。
　　最后針對上述充氣可展開球形天線的各項參數，進行了相關的

5、力學分析，并評價了對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)承受靜力風荷載的拉索布置和固有頻率自振模態(tài)、熱力學整體升溫降溫等方面的分析研究。
　　通過一系列的理論推導，程序編寫和大量數值算例表明了，薄膜反射面初始無應力狀態(tài)型面分析有助于改善工作狀態(tài)下的反射面型面精度，基于結構拓撲優(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有序穩(wěn)定。通過一系