空间可展开桁架结构展开过程分析的理论与方法

以理想桁架节点笛卡尔坐标为未知量,全面建立了复杂桁架结构的几何约束方程,并推导出相应的几何约束Ｊａｃｏｂｉ矩阵,建立了空间展开桁架结构展开过程分析的理论与方法,系统地分析了机构特性,阐明了展开过程的力学本质特点,明确提出展开目标函数的概念。     

充气可展开天线的反射面设计及精度测量

为实现高精度的充气可展开天线反射面，基于薄膜理论和弹性力学进行保形设计，在已知充气气压和变形后抛物面参数条件下求得充气变形前的形面.基于变形前的无应力形面进行裁剪设计，利用改进的弹簧质点系统展开曲面片，将裁剪片拼接得到高精度的充气反射面.将该方法运用于2 m口径反射面模型的研制，利用PhotoModeler软件建立非接触摄像测量系统，进行3种实验姿态下的测量实验.通过反复的测量和形面调整，在指平姿态下反射面的最终精度为1.83 mm，验证了高精度充气薄膜反射面的可实现性.     

桁架式可展开天线精度计算方法

为了建立单元尺寸与反射面精度的关系模型来指导天线结构设计,分别用单元上取点、应用于球体及抛物面的浅壳理论推导了3种不同的误差计算方法,并进行了对比.用基于PhotoModeler软件建立的非接触摄像测量系统,对口径为2 m的天线模型进行了反射面精度测试及展开重复精度试验,将试验结果与误差的理论计算方法进行对比,验证了应用于抛物面的浅壳理论推得的公式估算反射面精度更精确,应用于球体的浅壳理论推得的公式使用方便,计算结果与应用于抛物面的线壳理论公式所得结果较接近,单元上取点推得的精度计算公式可以用来估算拟合抛物面的拟合焦距,指导天线调焦机构的设计.     

周边桁架可展开天线展开过程运动分析及控制

根据周边桁架式可展开空间天线的结构特点,先建立周边单元浮动坐标系,采用坐标变换方法,得出了周边单元间的运动变换关系,建立了该天线通用的展开过程运动分析模型,可分析展开过程中结构上任意点的位置、速度和加速度．为避免展开过程中冲击过大,对周边单元的展开速度进行规划．根据驱动绳索的运动与单元展开运动之间的变换关系,将周边单元的运动规划转化为展开绳索的运动控制,对天线的展开实施位置控制．仿真实例表明该控制方法可使天线按照规划的展开角变化规律平稳展开．     

空间展开桁架结构动态特性分析

通过ADAMS和I—DEAS建立空间展开桁架的柔性多体动力学仿真模型．比较了刚柔桁架展开过程中卫星姿态角及姿态角速度的变化,及柔性桁架的不同展开速度对卫星姿态角及姿态角速度的影响．通过对卫星在不同初始姿态角速度下,及在受到力矩脉冲作用下展开时卫星的姿态角速度影响的比较,说明了在这两种初始扰动下桁架展开运动的稳定性情况．对不同驱动角速度下桁架展开的仿真比较得到该桁架的失稳条件．     

周边桁架可展开天线索网结构力密度优化找形方法

一种基于力密度的优化找形方法,可提高周边桁架可展开天线的网面精度和索段预拉力的均匀性,该方法以索段的力密度为设计变量,索网网面精度及索段预拉力均匀性为目标函数,索网的力密度方程为约束函数,优化得到网面的初始平衡态.算例结果表明,通过该方法能够获得相对较高的网面精度和较均匀的索网预拉力.     

空间可展板壳结构的展开分析

建立了空间可展板壳结构的运动学分析的基础方程式，利用广义逆矩阵理论分析了可展板壳结构在外荷载作用下的运动过程，给出了可展板壳结构从收纳（展开）状态到展开（收纳）状态的计算方法，推导出了考虑位置增量高阶项的数值解，并取得了较好的展开分析精度.通过编制仿真程序进行算例分析，结果验证了分析方法的正确性.与传统的多体系统动力学方法相比，该分析方法的优点是建模简单，能够有效地分析可展板壳结构的复杂运动，并为空间可展板壳结构的设计优化提供了理论依据.     

空间可展桁架结构动力学分析

采用广义逆矩阵方法分析空间可展桁架结构的运动过程。以笛卡尔坐标系下节点的自然坐标为未知量，建立桁架结构展开过程的动力学基本方程，将约束方程嵌入动力学方程，导出一组不含乘子且方程数目等于结构自由度数的动力学方程。采用主动校正法对数值分析的约束违约进行了修正。提出了一种切实有效的数学算法构造了约束方程及其雅可比矩阵，实时地模拟了结构收纳过程的约束条件。自行编制的仿真程序算例证明了该分析方法的正确性。     

双环可展桁架结构动力学分析与试验研究

基于广义逆矩阵方法分析双环可展桁架的运动过程,通过数值仿真,得出双环可展桁架在展开过程中的各个状态.经过对比分析可知,对于大口径天线,双环可展桁架的刚度可以比同口径单环可展桁架明显增加.利用上述仿真程序输出的几何模型,进一步对50m双环可展桁架原型建立有限元模型,并进行展开过程中各状态的振动模态分析.对2m天线试验样机采取悬挂法消除重力影响并进行振动模态试验,且将其与有限元计算结果对比,结果表明两者的频率较为接近,验证了有限元动力学分析的正确性.     

精密微小孔激光测量方法

提出了一种测量微小孔的方法,该系统由半导体激光器,步进电机驱动的二维工作台,以微型计算机为基础的控制电路组成,激光头将激光束聚焦在被测工件表面并立即反射回来,反射的光束经过一光学组件到达四象限探测器,工件表面以及孔反射的光通量不同,四象限探测器将光通量转化为电流,此电流送至接口电路及微型计算机处理。实验表明该方法能可靠地获得精密微小孔的测量值。     

构架式空间可展开天线结构优化参数预测模型

为了得到构架式空间可展开天线结构优化中目标函数与设计变量的解析表达式,基于BP神经网络建立一种天线结构优化参数的预测模型．根据天线背架的结构及神经网络的训练原理,构建对优化参数进行预测的网络模型;应用有限元软件ANSYS对优化参数进行数值计算,通过正交试验设计,得到BP神经网络的训练样本;调整传递函数、隐层节点数及训练...     

可展桁架天线热-结构耦合分析

利用热传导 辐射理论建立方程,同时引入可展桁架天线所处的轨道条件,计算出可展桁架抛物面天线在轨运行时不同时刻的温度场;考虑结构非线性,建立结构热变形计算方程,并将热分析与结构分析进行耦合.利用Fortran语言,编制基于上述理论的有限元程序,计算出可展桁架天线在轨运行时不同时刻天线的温度场和热变形,以及不同时刻反射面的形面误差均方根（RMS）.采用热-结构耦合分析方法对算例的分析表明,该方法可实现可展桁架天线从热分析到结构分析的直接转化和耦合,可用于指导可展桁架天线的结构设计和热控制设计.     

预应力空间网架结构一次张拉计算法

反复张拉和反复调整预应力杆的内力是目前工程上常用的施工方法，该方法十分麻烦且费时费钱．为此提出了预应力空间网架结构一次张拉计算法，将逐次增加预应力杆的预应力值作为未知数，通过结构力学方法，建立预应力准则方程式并求解之；然后计算每次预应力时各预应力杆的控制值、后张预应力对先张预应力杆的影响值，以及网架结构杆件内力和节点变位，直至最后一次预应力时，得到各预应力杆的最终设计内力值及网架结构的内力和变位．采用本文方法对文中算例的计算结果说明，预应力杆的内力值在预应力张拉全过程中无须调整，可一次性完成预应力施加的操作过程．     

空间网架结构设计中应注意的问题

根据对40个已建网架结构的现场检测及计算结果分析,指出空间网架结构设计中应注意的一些事项,供设计人员在设计网架结构时参考.     

大型空间桁架结构装配序列的分层规划方法

为了自主规划空间在轨装配任务的装配序列,结合大型空间桁架结构的固有分层特性,提出了一种基于连接矩阵的分层规划方法.根据连接矩阵的定义和分层规划的基本原理,通过分析几何结构单元之间普遍的三种连接方式,提出了相应结构的连接矩阵建立方法和规则,来组织低层规划;通过对大型结构进行结构分析,运用桁架结构几何原理,建立整个结构的连接矩阵,来实现高层规划,并以常见的空间桁架结构为例进行了说明,从几何特性角度,讨论了该方法的普遍性.