以表面精度和基频为目标的可展开天线索网结构的优化设计

对太空可展开天线索网结构中表面精度和基频的优化问题进行了研究,建立了索网的有限元分析模型,并用非线性有限元法对其进行了求解.以索网的上下弦索及中间调整索的直径为设计变量,上弦索的表面精度和结构的基频为目标函数,建立了天线单片辐射索网的多目标优化数学模型.采用序列二次规划法对模型进行了优化求解,得到了不同权重值时的多目标优化解集.由优化结果可知:以上弦索网的表面精度为目标函数之一,可使得优化后的索单元截面积有上下非对称的特点,不同位置索单元的截面积也有着特定的分布.     

非对称索网抛物面天线力平衡特性及预拉力设计

建立具有非对称前、后索网面的旋转抛物面索网天线结构的计算模型,以索网节点的力平衡方程为依据,以前、后索网面中索段的最大拉力比最小为设计目标,给出索网天线结构预拉力的优化设计方法.考虑到索网结构中索段数目即优化变量个数(661)较多,在分析索网结构中内部索网部分力平衡特性的基础上,给出内部索网部分预拉力的一组近似最优解.结合索网天线结构的轴对称特性,将索网结构的预拉力优化问题最终简化为具有4个优化变量的优化模型并进行数值解算.以预拉力优化结果作为输入条件,进行索网结构找形过程的仿真分析.结果表明,索网结构的网面设计精度较高,网面索段的最大拉力比为1.24,验证了该方法的正确性及有效性.     

考虑桁架变形的可展开天线索网结构多目标优化设计

索网结构是可展开天线的重要组成部分,在桁架的支撑下,索网结构的前/后索网和竖向索阵处于张紧状态,形成满足精度要求的工作反射面.本文提出了一种可以考虑桁架变形的索网形态设计方法.首先,基于索网结构的平衡矩阵奇异值分解,约束索段张力并以索力均匀为目标,通过优化求解找到一组最优预张力.将索网挂接在桁架上,以索段的预张力和前索网节点的位置增量为设计变量,以直接与桁架连接索段的张力改变量的均方根值,索段预张力均匀性和反射面形面精度为目标,约束索段张力和节点位置增量的取值范围,建立了索网结构多目标优化模型.最后通过相应算例,验证了方法的正确性.     

索网式星载展开天线结构纵向调整索数及其初始张力的优化

针对星载可展开天线的特殊要求,对索网式展开天线结构的初始设计进行优化研究。以上、下索网之间的纵向调整索数与索张力为设计变量,表面精度与纵向调整索数为目标,应力和频率为约束条件,建立双目标优化数学模型。由于传统的优化方法难以求解高度非线性的、具有混合变量的双目标优化问题,故采用遗传算法进行求解。优化取得了满意的结果,验证了模型与方法的可行性与有效性。     

形状记忆索网结构型面精度优化设计

大型周边桁架可展开天线的索网结构随卫星运动过程中长期受到太阳和行星的热辐射,会产生较大的热变形及力学松弛,从而导致天线性能衰退。以索网结构型面精度为目标,提出形状记忆合金和索网结构集成优化的设计方法,利用形状记忆拉索的形状记忆效应提高索网天线的型面精度。建立了形状记忆索网结构几何非线性有限元分析模型,采取型面精度主动调节策略,计算拉索的预张力,对温度影响下的型面变形进行主动优化计算。研究结果表明,合理选择形状记忆拉索的材料与结构参数,可以明显改善形状记忆索网结构的型面精度,实现索网结构天线的在轨保形设计。最后通过一个数值算例验证了该方法的可行性。     

考虑支撑桁架变形的星载索网反射面天线形态设计方法

针对索网-桁架反射面天线结构中,索网张力确定的非线性问题,提出一种新的设计方法。建立以索网放样长度为设计变量、反射面精度为目标、强度为约束的优化模型。为克服太空中天线进出阴影区时出现的松弛索问题,特引入应变约束。为了降低该非线性优化模型的求解难度,将索应变与索网节点坐标在局部对索长进行线性近似,从而将高度非线性的优化模型转化为一系列的二次规划问题。通过某10 m口径的空间反射面天线的仿真算例验证了方法的有效性。     

考虑膜结构应力的索网型面优化方法

在对网状反射面天线进行型面分析时,以往的研究常常将重点放在索网结构的型面精度或索段张力分布的均匀性上,没有考虑薄膜反射面的应力对索网结构的影响。因此,文中根据网状反射面天线的索网和金属丝反射网的结构特点,提出了一种考虑膜结构应力的索网型面优化方法。基于索单元和各向等应力膜单元,建立以索段张力为设计变量、索段张力的上下限值为约束、索段张力均匀性为目标函数的优化模型。编制了相应的找形程序,通过算例证明了该方法的可行性。     

径射状可展天线反射器结构固有模态分析

掌握各种参数对大型天线固有模态的影响规律是减小质量、提高刚度的重要依据.本文将径射状可展桁架与金属细丝编织索网结合,形成了10米口径的大型天线反射器;采用杆单元与索单元,建立了天线反射器的有限元模型;利用ANSYS软件,对5种天线结构的固有频率与质量进行了对比分析,得出了采用12支径向桁架、每支5个单元机构的结构最优的结论.研究了铰链质量、缆绳截面大小、索网初拉力等参数对天线固有频率的影响规律,为天线结构的动力学研究以及结构的进一步优化设计提供了理论基础.     

考虑桁架柔性的可展开天线动力学分析

周边桁架式可展开天线的展开过程涉及复杂的动力学问题,对天线展开过程的研究有助于展开天线的设计、研制和优化。综合考虑天线展开过程中桁架结构的柔性变形和索网结构的变拓扑特征,建立了周边桁架式可展开天线展开过程的动力学模型。首先采用绝对节点坐标法的梁单元对外桁架结构建模,然后引入过渡函数来描述索段由松弛到张紧状态的转变,最后建立了周边桁架可展开天线的系统动力学方程。对天线进行动力学仿真分析,结果表明该方法能有效地分析天线的展开过程,桁架结构在内部索网张力的作用下会产生柔性变形,对驱动力和展开速度产生显著的影响。     

大型索网反射面天线空间动力学分析

大型可展开索网反射面天线是目前较为理想的天线结构形式。由于其自身的结构特点以及复杂的空间环境因素,天线在运行时易产生大幅度振动变形,严重影响卫星的稳定运行。文中以某星载大型可展开索网反射面天线为切入点,对其进行了空间动力学分析。针对天线与中心刚体之间的多体动力学刚–柔耦合问题,首先根据模型分析参数建立了卫星–天线–太阳翼的星体系统模型,然后对该多体动力学模型系统进行了模态分析和瞬态动力学响应分析,从频域和时域上分析其振动特性,并分析了天线网面的形面精度随时间的变化规律。     

基于有限元技术的模态分析在雷达结构设计中的应用

针对雷达产品特点,对雷达两个比较重要的分系统,即天线座分系统及天线分系统的结构设计进行了分析,总结了建立这两个分系统有限元模型进行模态分析的思路及常用的简化方法,并针对某一雷达产品所采用的立轴式天线座及双反射体天线进行了模态分析。     

基于ANSYS的某雷达天线CAE分析

充分考虑了雷达天线安装、使用中的实际情况,兼顾杆件受力、变形情况和总体尺寸、重量等因素,建立了雷达天线的有限元模型,并采用有限元方法,对改进前后的雷达天线结构的应力、位移进行了分析计算,为雷达天线的改进设计提供了依据.     

50米口径射电望远镜天线结构静动力分析

50m口径射电望远镜天线结构主要由座架和反射体等组成。将座架和反射体进行耦合,建立了有限元分析模型,在此基础上对耦合的整体结构进行了多工况静力、动力分析。计算结果表明50m天线结构设计达到了指向精度和固有频率的指标要求,为工程实施提供了理论依据。     

天线阵面结构刚度性能分析方法研究

天线阵面结构的刚度性能是天线设计中需要重点关注的设计指标,其性能的优劣将影响相关电讯指标的可实现性。文中以两个典型的天线阵面结构为分析对象,详细介绍了阵面结构有限元模型(FEM)的构建技术、阵面结构固有振动特性、刚度和强度性能的分析方法,并深入研究了HYPER-WORKS 和MSC-NASTRAN 在天线阵面刚度/ 精度分析方面的一体化分析技术。最后,通过对阵面结构刚度的分析提出了阵面结构的改进设计方案,有效提高了阵面结构的刚度性能。     

基于ANSYS的某雷达天线结构有限元分析

研究了某型号雷达天线结构有限元分析的基本原理与实现方法,在大型通用有限元分析软件ANSYS中建立了天线结构的有限元分析模型,通过在最大工作载荷与结构校验载荷下进行天线结构的刚度分析、强度分析与特征值屈曲分析,实现了对雷达天线结构设计、生产与决策的指导。结果表明：在天线设计中运用有限元分析的方法可以校核结构技术指标,并可作为减轻结构重量、实现结构优化的基础,对提高雷达天线使用中的可靠性、操作性与机动性具有重要意义。     

超短波对数周期天线结构设计及分析

对超短波对数周期天线的结构设计方案进行了详细的论述,并使用ANSYS5．6软件作为有限元分析工具,完成了超短波对数周期天线阵的静力分析及模态分析,同时论证了该天线的抗候性能,对工程的实施起到重要作用。     

天线箱体塔架的结构设计研究

采用有限元和加载试验技术,考虑天线箱体塔架结构的刚度和稳定性,研究并分析了在外载荷作用下箱体塔架的结构设计问题,并结合试验进行对比,给出箱体塔架结构的最佳设计方案,为现场设计提供依据。     

天线结构模态分析

本文介绍了天线结构模态分析常用的两种方法———有限元法FEM和模态试验法 ,重点叙述了有限元法分析的特点和应用 ,并进行实例分析 ,为天线结构设计提供参考。     

某车载雷达天线骨架结构的有限元分析

为满足现代雷达研发周期短、成本要求低等特点,需在结构设计阶段对天线结构进行必要的有限元仿真计算,以验证结构设计是否符合使用要求。文中针对某车载雷达天线骨架的结构形式和使用环境,利用ANSYS软件建立了天线骨架的有限元模型,进行了静力分析和模态分析,得到了天线骨架结构在工作工况和生存工况下的应力云图和变形云图以及结构的前四阶固有频率和振型。计算结果表明,该天线骨架的整体结构性能较好,在各种工况下均能满足刚强度的设计要求。     

某雷达天线升降滑座撕裂分析

针对某雷达在调试过程中,天线升降滑座发生撕裂的问题,从滑座的材料性能、导轨副的安装精度、载荷情况等方面进行分析及有限元仿真计算、实物试验验证,对滑座撕裂的原因进行了准确定位,提出了解决措施并付诸实施,取得了较好的效果。对今后同类产品的设计具有指导、参考价值。