论文摘要
空间可展机构是卫星的重要组成部分,会直接影响卫星天线的强度、工作精度等性能,相比于传统的机械铰链式可展结构,使用复合材料制成的超弹性铰链具有质量轻、折叠体积小,展开精度高,抗弯抗扭能力强等特点,因此具有重要的研究价值。本文以复合材料卷尺弹簧以及复合材料圆柱薄壁铰链等两种超弹性铰链为主要研究对象,对复合材料圆柱薄壁铰链的静态和动态力学特性进行深入研究,并对其结构和材料参数进行优化,以提高卫星天线的整体性能。论文的主要研究内容如下:(1)基于复合材料力学、工程壳理论以及薄板弯曲理论建立复合材料卷尺弹簧的解析模型,对卷尺弹簧的准静态弯曲特性进行研究。建立复合材料卷尺弹簧的有限元模型,使用显示动力积分方法对其弯曲特性进行分析,并将结果与解析模型进行对比,验证有限元模型的准确性。在解析模型的基础上研究复合材料卷尺弹簧各结构参数对其力学性能的影响。(2)建立复合材料圆柱薄壁铰链有限元模型,使用显示动力积分方法分析其准静态弯曲和扭转性能。研究复合材料圆柱薄壁铰链各结构参数对其弯曲和扭转等静态力学性能的影响。对试验设计方法以及响应面法、Kriging模型、径向基神经网络、广义自回归神经网络、支持向量机和组合代理模型等代理模型方法进行研究,从中选取建模精度最高的一种方法建立复合材料圆柱薄壁铰链准静态弯曲以及扭转特性的代理模型,在代理模型的基础上使用多目标优化算法对其弯曲和扭转等静态力学性能进行优化。(3)推导层叠复合材料等效热膨胀系数理论计算公式,建立天线框架有限元模型,利用有限元模型对其进行热变形分析。研究复合材料热膨胀系数以及层叠复合材料等效热膨胀系数对天线框架热变形的影响,使用多岛遗传算法,以减小天线框架热变形为目标对层叠复合材料铺层角度进行优化。(4)在有限元模型的基础上对复合材料圆柱薄壁铰链动态展开特性进行研究,分析展开过程中的过冲现象以及振动衰减情况,并使用敷设自由阻尼层的方法减小动态展开过程中的振动。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 张赢杰
导师: 孙蓓蓓
关键词: 空间可展结构,复合材料圆柱薄壁铰链,代理模型,多目标优化
来源: 东南大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑
专业: 数学,材料科学,工业通用技术及设备
单位: 东南大学
分类号: TB33;TB115
DOI: 10.27014/d.cnki.gdnau.2019.000100
总页数: 91
文件大小: 2745K
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标签：空间可展结构论文; 复合材料圆柱薄壁铰链论文; 代理模型论文; 多目标优化论文;