空间可展开折叠式剪刀肋结构分析

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空间网状可展开天线以其柔软质轻、易折叠、收缩比大和在拉伸状态下能承受一定的载荷等优点,被广泛用于太空领域。本文基于TerreStar-1卫星天线,研究了其折叠式剪刀肋总体结构、成型方式、找形、动态响应等相关问题,具体如下:1.对折叠式剪刀肋总体结构做了相关分析,确定了模型相关参数。对调节索的调节方式及网面外圈圆环的成型方法进行了优选。分析了网面与骨架的固连方式。2.构建了概念设计虚拟模型,对折叠式剪刀肋的收拢、展开过程进行了动画仿真,检验了过程的合理性。构建了有限元模型,就建模过程中逐层深入的五种典型方案作相关分析,得出了最终优选方案。对优选方案做了静力学分析,提取了相关单元应力分布值,松弛单元分布,平衡前、后索段长度及调整量。3.构建了形态分析所需的数学模型及进行了优化算法的选择,通过一定的优化流程得到最终的结果,并对优化结果做了相关的分析。深度分析了网面松弛单元。同时对天线面密度做了相关讨论,并给出随着骨架内径的增大,与模型密切相关的八个参数的变化关系。4.进行了模态分析,包括折叠式剪刀肋展开态模态和收拢态模态。尝试通过质量块和将索段质量均匀添加到骨架上两种方式来解决收拢态的模态分析问题。对展开态折叠式剪刀肋,得出相关点位移随频率的变化图,并进行了瞬态分析和随机振动分析。本文通过对折叠式剪刀肋相关参数的研究分析,论证了最终方案的合理性,为空间可展开结构的设计与研究工作提供了参考依据。
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