收藏本站
《哈尔滨工业大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

充气膜结构反射面的形态分析与优化方法研究

毛丽娜  
【摘要】: 空间探索对大型星载天线反射面等大型轻型空间结构的需求日益强烈。利用充气膜结构技术构建的大型空间充气展开结构具有重量轻折叠体积小的优势,是未来空间大型展开结构的发展趋势之一。为了利用充气膜结构研制星载大口径高精度抛物面型的天线反射面,需要建立利用充气变形后形状确定充气变形前形状的逆过程分析方法,需要建立多目标优化模型,通过调整充气压力和边界拉力得到同时满足高精度形状要求和应力分布均匀要求的充气膜结构反射面。因此本文开展了高精度膜结构反射面的形态分析和优化方法研究。 为了更为准确地描述在充气压力作用下充气膜结构形状和应力分布状态的非线性耦合关系,针对膜结构的形状描述方法进行了研究,建立了基于非线性几何场理论的充气膜结构反射面分析模型。基于随体坐标系描述法,以变形后的构形为参考基准,构建了变形和局部转动项组成的反射面应变描述模型,得到了比经典理论更为精确的应变-位移几何关系。 针对充气膜结构反射面充气后的高精度抛物面形状要求,建立了理想状态形状模型和均匀应力分布模型。在非线性几何场理论的基础上,建立了充气膜结构反射面的平衡关系,求解了理想状态反射面应力和位移的解析解,获得了充气膜结构反射面变形前和变形后的形状和应力分布状态。建立了均匀应力分布模型,在满足形面精度要求条件下,获得了应力相对均匀的几何构形。在理想状态形状模型的基础上,提出了通过改变膜厚度方式改进反射面应力均匀度的方法,确定了最佳的反射面厚度变化规律。 充气膜结构反射面通常是不可展曲面,需要由多个平面膜片拼接并粘贴成整体曲面。为获得最佳的初始无应力膜片几何形状,提出了高精度反射面初始构形确定的逆迭代加权找形法。利用非线性有限元数值计算工具,以理想状态形状模型的几何构形为起始形状,通过局部加权回缩量的方法修改初始几何构形进行分析。提出了正弦函数形式的权函数模型,确定了权函数表达式中的参数,进行迭代过程中几何形状调整,通过逆迭代分析,最后得到满足反射面形面精度要求的初始几何形状。分析结果表明,本文的逆迭代加权找形法确定的初始无应力平面膜片几何形状能够有效的减小反射面的“W形”误差。 利用高精度非接触数字摄影测量法进行了充气膜结构反射面形面精度测量试验,得到了不同边界绳张力条件下充气天线反射面的形面精度、口径以及边界处天篷和反射面的夹角。试验结果验证了逆迭代加权找形法分析的准确性。通过试验结果分析,确定了边界绳张力、充气压力等影响因素和形面精度的关系。 综合考虑初始几何构形、充气压力和边界拉力等形面精度的影响因素,建立了基于遗传算法的充气膜结构反射面的多参数、多目标形态优化分析模型,对形面精度和应力分布均匀两项目标同时进行优化分析。考虑这两个优化目标的优先级不同,提出了采用分层解法来解决多目标优化问题,实现了在满足形面精度要求范围内,获得应力最均匀的最优解集,为充气膜结构反射面的设计提供参考。 本文建立的充气膜结构反射面形态分析方法和多目标优化方法,将为提高膜结构反射面的形面精度和控制提供理论基础和技术支持。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:V443.4

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙广荣;;为半消声室的定义改一个字[J];电声技术;2011年05期
2 宋立强;王启明;郭永卫;;太阳辐照500m口径球面射电望远镜的温度分布[J];光学精密工程;2011年05期
3 吴志强;李斌;;球面波在平面金属界面上的反射特性研究[J];计算机仿真;2011年06期
4 陶梅;;LED灯具配光相关专利简介[J];中国照明电器;2011年08期
5 施牧;;脏镜头拍出清晰照[J];大科技(科学之谜);2011年07期
6 杜振勇;王长国;谭惠丰;;受弯充气锥台的褶皱特性分析[J];工程力学;2011年07期
7 慧文;;日产LEAF的高效LED前照灯技术[J];汽车与配件;2011年31期
8 李弥高;古成昌;罗小英;;明/暗场正置金相显微镜照明系统设计[J];光学仪器;2010年01期
9 胡险峰;;光源振动实现激光自混合干涉外腔调制[J];四川大学学报(工程科学版);2011年04期
10 潘博;张东华;史文华;林恬;;星载天线指向精度建模与分析[J];航天器工程;2011年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 卢绍鹏;万继响;姚永田;;一种偏馈可动点波束天线扫描特性研究[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2009年
2 钟世航;孙宏志;王荣;;陆地声纳法在隧道施工时预报断层、溶洞的效果[A];第六届海峡两岸隧道与地下工程学术及技术研讨会论文集[C];2007年
3 宋谦;罗永峰;;大射电望远镜(FAST)反射面全球面索网张拉方案分析[A];第四届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2004年
4 胡靖;高普云;李东旭;赵智;;刚性边框条件下星载天线反射面的变形特性分析[A];第17届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2008年
5 肖椽生;邱小军;;反射面对有源抗噪声头靠降噪性能的影响[A];中国声学学会2007年青年学术会议论文集(上)[C];2007年
6 李中立;宋小兵;龚景海;;充气式膜结构历史回顾及现状[A];庆祝刘锡良教授八十华诞暨第八届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2008年
7 韩涛;毛东兴;杨进;;FAST反射面促动器声学性能预测及分析[A];中国声学学会2002年全国声学学术会议论文集[C];2002年
8 沈黎元;李国强;罗永峰;邓长根;;500m口径球面射电望远镜反射面结构研究[A];第二届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2002年
9 王珏;吴明儿;罗晋;张其林;;充气膜结构的内压设定与设备设计初步[A];第七届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2007年
10 赖杰隆;林聪捷;林建宪;李丽玲;李孝贻;刘思正;张福源;;高效能准直式LED照明光源设计[A];海峡两岸第十五届照明科技与营销研讨会专题报告暨论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 老火;浅谈卫星天线的选购及使用[N];电子报;2007年
2 本报记者  朱广菁 本报特约记者 周 琳;王绶琯“自省平生有三愧”(四)[N];大众科技报;2006年
3 黑龙江 张英杰;适合高层架设的球面活馈天线设想[N];电子报;2008年
4 ;一种新型高亮度LED封装[N];电子资讯时报;2008年
5 ;关于MOD的一些探讨鼠标篇[N];中国电脑教育报;2005年
6 王彻;降低闪光亮度 拍好近景照片[N];中国摄影报;2006年
7 湖南 谭仲;四种抛物面卫星天线简介[N];电子报;2004年
8 郑立志;FEKO在天线设计中的应用[N];中国航空报;2004年
9 ;社会生活环境噪声排放标准专门针对娱乐场所和商业活动噪声[N];中国环境报;2008年
10 ;你问我答[N];中国电脑教育报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 毛丽娜;充气膜结构反射面的形态分析与优化方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 毛丽娜;充气膜结构反射面的形态分析与优化方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 寿建军;空间可展结构逆设计及宇航结构的装卡研究[D];浙江大学;2008年
4 陈志华;星载抛物面天线赋形方法及热分析研究[D];浙江大学;2008年
5 江锡虎;充气膜结构全过程分析和造型技术研究[D];同济大学;2006年
6 殷惠君;膜结构风荷载的数值模拟研究[D];同济大学;2006年
7 刘建明;ETFE薄膜双层气枕结构计算分析及试验研究[D];同济大学;2008年
8 张雪芹;偶极及微带天线阵列的时域散射特性研究[D];北京交通大学;2008年
9 周峰;大跨度空间钢膜结构健康监测研究与应用[D];哈尔滨工业大学;2011年
10 刘继斌;时域超宽带紧缩场测量关键技术研究与系统集成[D];国防科学技术大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张儆伦;双层充气膜沼气储存柜设计分析与试验研究[D];上海交通大学;2010年
2 刘晔;充气膜结构雕塑在现代城市园林景观中的应用[D];东北师范大学;2010年
3 沈继华;充气膜结构流固耦合效应下的风振响应分析[D];上海交通大学;2012年
4 李群辉;基于力密度法的充气膜结构找形与荷载分析研究[D];华南理工大学;2010年
5 王恒;充气膜结构的计算机辅助造型与裁剪研究[D];同济大学;2006年
6 李士民;充气膜结构充气过程的计算机仿真[D];同济大学;2008年
7 杨学存;超声波静力水准仪的研制[D];西安科技大学;2005年
8 王振峰;地面充气天线结构分析与精度测量[D];浙江大学;2008年
9 王静;混合天线系统及基于散射矩阵的波束形成[D];西北工业大学;2007年
10 杨超辉;网球场活动屋盖结构方案设计[D];浙江大学;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026