空間充氣展開天線動力學研究.pdf

1、空間充氣展開結(jié)構(gòu)是一種以柔性復合材料薄膜構(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，并且可以構(gòu)建大型和超大型的空間結(jié)構(gòu)，因此具有廣闊的應用前景?？臻g充氣展開結(jié)構(gòu)在軌運行過程中會遇到各種因素的干擾，并且有時候要進行軌道機動和姿態(tài)調(diào)整，這些都會引起結(jié)構(gòu)的動力學響應。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)進行模態(tài)分析和瞬態(tài)動力分析，并進一步研究結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響，為今后的結(jié)構(gòu)設計和材料選擇提供

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行軌道機動和姿態(tài)調(diào)整的運動形式，定義了兩種有代表性的荷載時間曲線，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)的動力學響應，并研究加載方式的改變對結(jié)構(gòu)響應的影響。分析結(jié)果表明：支撐環(huán)和支撐管均發(fā)生了振動，并且各處的振幅不相同；節(jié)點上的VonMises應力分別在運動期間和自由振動期間到達了一次峰值；沿側(cè)向運動時，實現(xiàn)相同位移需要的時間越短，對結(jié)構(gòu)進行自由振動的影響越大。