索网结构的力学分析与网面调整研究

论文摘要

随着大口径天线的发展,索网结构得到了高度关注和广泛应用。本文对大口径主动反射面索网天线的预应力设计、索网网面调整和动力学特性进行了较为详细而深入的研究。主要内容如下:首先,针对索网结构中的预应力设计问题,从索网结构的结点力平衡方程出发,以索网网面中索段应变为设计变量,先后建立了三种不同的优化模型,最终使得索段应变均匀。结合索网预拉力设计算例,说明该方法的正确性和有效性。其次,在将索网主动反射面由球面调整成旋转抛物面时,本文基于有限元思想,利用索网结构的刚度矩阵和调整位移,计算出调整力。仿真结果表明,该方法具有较好的精度和有效性。最后,本文分析了索网天线结构的动力学特性。对索网天线的频率特性进行了讨论。并对在静载荷作用下,模态贡献系数做了详细的分析讨论。在对天线的瞬态分析中,主要分析了天线受到随机静载荷作用下的动态响应。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 大型天线结构的发展
• 1.3 主动反射面索网天线
• 1.4 索网结构的研究现状
• 1.5 本文所做的工作
• 第二章 柔索的力学分析
• 2.1 引言
• 2.2 索单元的解析法
• 2.2.1 非弹性悬链线单元
• 2.2.2 弹性悬链线
• 2.3 柔索单元静力学分析的有限元法
• 2.3.1 直杆单元
• 2.3.2 弹性抛物线单元
• 2.4 小结
• 第三章 索网主动反射面预拉力的优化设计
• 3.1 引言
• 3.2 索网主动反射面网面结构设计
• 3.3 索网的静力学分析
• 3.3.1 平衡态优化
• 3.3.2 索网预应变均匀优化
• 3.3.3 索网预应变均值的优化
• 3.4 算例验证
• 3.4.1 平衡状态的优化求解
• 3.4.2 索网预应力的均匀优化结果
• 3.4.3 预应变均值的优化结果
• 3.5 小结
• 第四章 索网网面的形状调整
• 4.1 引言
• 4.2 索网调整有限元模型
• 4.3 索网调整拉力计算
• 4.4 数值仿真
• 4.5 小结
• 第五章 索网反射面的动力学分析
• 5.1 引言
• 5.2 索网反射面的模态分析
• 5.2.1 模态理论
• 5.2.2 索网结构的有限元建模
• 5.2.3 索网天线模态分析
• 5.2.4 模态贡献系数
• 5.3 天线动力学响应分析
• 5.4 小结
• 第六章 总结展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 今后工作展望
• 致谢
• 参考文献