空間充氣展開結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性及其參數(shù)分析.pdf

1、空間充氣展開結(jié)構(gòu)具有重量輕、折疊體積小等顯著優(yōu)點(diǎn)，在大型空間結(jié)構(gòu)如大型空間天線、太陽帆板等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。當(dāng)前，充氣天線是空間充氣展開結(jié)構(gòu)的研究重點(diǎn)和主要應(yīng)用方向。 本文首先對(duì)充氣展開天線的發(fā)展和國外各種充氣天線的研究進(jìn)展進(jìn)行了詳細(xì)的描述，討論了相關(guān)理論知識(shí)，介紹了應(yīng)力剛化效應(yīng)的幾何公式和薄膜結(jié)構(gòu)幾何非線性求解問題理論發(fā)展情況，以及模態(tài)分析中頻率計(jì)算公式的推導(dǎo)。從理論角度分析管狀或者由充氣管組成的充氣薄膜結(jié)構(gòu)的受力特性，以

2、充氣支撐管為研究模型，從理論上研究了充氣支撐管軸向抗壓剛度和結(jié)構(gòu)整體抗彎剛度與管充氣氣壓之間的關(guān)系，并在此研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)端頭帶集中質(zhì)量的懸臂充氣支撐管自振頻率的求解公式，并結(jié)合本文研究模型求出其基頻的解析解。 然后從充氣天線各支撐部件開始進(jìn)行有限元的分析，求出充氣支撐管抗軸壓剛度、整體抗彎剛度和懸臂充氣支撐管自振基頻的數(shù)值解，并與解析解相比較，驗(yàn)證數(shù)值方法的可靠性。從數(shù)值方面分析充氣支撐管、充氣支撐環(huán)和充氣支撐體系硬化前

3、后的受內(nèi)壓靜態(tài)受力特征和不同內(nèi)壓工況下結(jié)構(gòu)自振模態(tài)，硬化前后分別用薄膜單元和殼單元對(duì)充氣結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真模擬，對(duì)所得數(shù)值結(jié)果進(jìn)行比較分析，以找出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最優(yōu)方案。 理論和數(shù)值分析結(jié)果表明：充氣管和充氣環(huán)的內(nèi)壓對(duì)結(jié)構(gòu)的整體剛度沒有明顯影響；充氣管和充氣環(huán)的內(nèi)壓對(duì)結(jié)構(gòu)局部振動(dòng)頻率有一定影響，但對(duì)整體振動(dòng)頻率沒有明顯影響，因此僅靠增加內(nèi)壓無法提高充氣結(jié)構(gòu)的整體振動(dòng)頻率；分別采用薄膜單元和殼單元模擬充氣結(jié)構(gòu)，所得到的整體振動(dòng)頻率和模態(tài)基本