一种大型可展开网状天线的设计及热分析

摘要

随着航天事业的发展，对大口径天线的需求与日俱增，本文以一种大口径可展开网状天线作为研究对象，对其结构设计、索网找形以及在轨热分析进行了深入研究。具体内容和成果如下：
　　首先，以环形剪式铰桁架的杆长尺寸为优化变量，分别以电机行程最小和径向伸缩比最大为目标函数，建立了两组桁架结构优化模型，通过对优化结果的比较分析，确定了一组最优杆长尺寸。在此基础上，详细推导了索网节点的位置分布情况。然后根据该天线索网的结构特点，以周向、径向、和竖向这三种类型的索网中，最大预应力与最小预应力的比值的最大值最小为目标函数，建立优化模型，优化求解出索网预应力大小，完成索网找形设计，并将找形结果代入ANSYS有限元模型中进行了验证，节点最大位移量为1.48mm，反射面变形均方根(RMS)为0.564mm，可以认为找形结果是合理可靠的。
　　其次，为了进一步验证天线结构在复杂的太空环境下的可靠性，分别建立了天线的I-DEAS热有限元模型和ANSYS力有限元模型，利用I-DEAS软件完成对天线在轨温度场的分析计算，获得在轨温度场分布、各部分的极端温度以及各节点的温度变化规律。将得到的温度场结果以体载荷形式，分载荷步逐步加载到ANSYS力有限元模型中，查看天线变形情况，并得到了天线RMS的变化规律。
　　最后，在上述工作基础上，利用VC++和MATLAB开发了该天线的参数化分析软件，软件集成了天线的温度场分析、找形设计和变形分析三大功能，友好的用户界面，参数化的设计思想，使得该软件可以很好的服务于本天线的结构设计，具有重要应用价值。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 空间可展开天线现状

1.3 热分析

1.4 本文研究工作

第二章 结构设计及索网找形

2.1 概述

2.2 结构设计

2.3 索网找形

2.4 本章总结

第三章 温度场分析和热变形计算

3.1 概述

3.2 在轨温度场分析

3.3 热变形分析

3.4 本章总结

第四章 分析软件研制

4.1 概述

4.2 分析软件功能和技术途径

4.3 小结

第五章 总结与展望

5.1 研究结论

5.2 研究展望

参考文献

致谢

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