【摘 要】
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环状索网展开天线具有轻质、收容率高等结构特性,同时在轨服役期间能够保持较好的反射面精度,是较为理想的星载天线结构形式,近年来得到了广泛的研究与应用。卫星绕地飞行期间,会周期性地进出日照区与阴影区,遭受热冲击载荷的大型柔性结构会产生热-结构动态响应,即热致振动现象。大型环状索网天线受到热冲击载荷后产生的热致振动响应会极大的破坏其反射面精度,对其工作产生不利影响。本文主要通过有限元计算方法对不同口径环
【基金项目】
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河北省自然科学基金项目课题“大型可展开空间环状天线的热致振动分析与控制”(A2017203272);
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环状索网展开天线具有轻质、收容率高等结构特性,同时在轨服役期间能够保持较好的反射面精度,是较为理想的星载天线结构形式,近年来得到了广泛的研究与应用。卫星绕地飞行期间,会周期性地进出日照区与阴影区,遭受热冲击载荷的大型柔性结构会产生热-结构动态响应,即热致振动现象。大型环状索网天线受到热冲击载荷后产生的热致振动响应会极大的破坏其反射面精度,对其工作产生不利影响。本文主要通过有限元计算方法对不同口径环状索网可展开天线进行热-结构耦合动力学分析,对其热致振动响应进行预测。首先本文应用力密度法与有限元计算相互迭代的计算方法实现了考虑桁架变形的网面找形计算。并针对不同口径索网天线进行了计算,结果显示在相同力密度下,口径越大,天线桁架变形对于找形计算影响越小。基于ANSYS环境在找形计算基础上实现了完整天线模型的建立,并对不同口径索网天线进行了模态分析。其次针对环状索网天线提出了热-结构间接耦合算法,对于桁架结构提出了利用结构计算梁单元与热分析壳单元结合使用的耦合计算方法,对于索网结构提出了应用热质量单元将模型离散化的高效计算方法。并应用此方法对索网天线进行了热-结构耦合的动力学分析。分别探究了索网式可展开天线框架结构薄壁管截面温度梯度对单独框架结构以及完整天线的热致振动响应的影响,分析结果得出,截面温度梯度对于单独框架结构的热致振动响应影响较大,张拉索网结构的出现会降低这种影响,同时会降低天线整体的变形和振动幅度。最后对于不同口径的索网天线进行热致振动响应的动力学分析,分析结果表明,10 m以下小口径索网可展开线不会出现明显的振动响应,50 m口径索网天线在一定辐照条件下出现了10-2 m的振动响应,所以需要格外关注大型索网式可展开天线受热冲击载荷时的动力学响应问题。
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