大型网状天线柔性连接结构热响应分析

大型网状天线在轨运行的交变热环境影响其温度均匀性,导致热变形,进而影响天线性能,因此准确预计天线在轨温度并分析天线热稳定性的影响因素是改善天线性能的基础。利用有限元热分析软件构建大型网状天线模型,仿真得到金属网反射面、张力绳索、肋组件等柔性连接结构对其连接关系的热响应。分析结果表明天线金属网及肋组件温度均对两者的连接关系敏感,各自对其与张力绳索的连接关系均不敏感;张力绳索对其与金属网的连接关系敏感,对其与肋组件连接关系不敏感。上述分析结论可为大型网状天线连接结构设计提供重要参考。     

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.     

新型陆基充气球天线力学分析与测试

为了实现适用于应急通讯的天线系统,研究一种新型充气球天线结构.充气天线包括充气球,抛物反射面,固定索和馈源,通过调节上下球体气压差形成抛物反射面,天线系统能够在较短时间内展开成工作状态.通过自编程序设计一个1.35 m口径的抛物面天线,并进行静、动力学分析,研制相应的原理样机,研究气压差对反射面变形的影响以及在气压差一定的情况下气压对结构动力性能的影响.基于PhotoModeler Pro.5测量软件对充气展开后的形面精度进行测试,实验证明能够达到理想的精度,采用非接触视频测量方法测量结构一阶振动频率,结果表明,理论与实验结果吻合的比较好,可以为充气天线的设计制作提供指导.     

大型射电望远镜日照热误差及其补偿的仿真研究

射电望远镜广泛应用于射电天文、测控导航等领域，随着其工作频率的升高、口径的增大，日照引起的结构热变形对其性能的影响愈发严重；本文针对待建的新疆110 m口径射电望远镜，建立了其日照热力耦合模型，分析了天线在不同时刻、风速及姿态下的温度、变形情况，总结了结构日照温度场、变形场的时空分布特征，最后采用最佳吻合抛物面方法对反射面精度进行了评价，并通过副反射面位置补偿量的变化趋势揭示了天线热变形的共性规律及机理。结果表明：对于日照引起的天线热变形误差，风速越大，结构温度分布越均匀，其越接近等温膨胀变形，反射面形状精度越高；温差引起的结构不均匀变形是反射面精度下降的主要原因，温差越大结构的不均匀变形越大，反射面的形状精度越低；同一姿态不同风速下反射面热误差空间分布具有相似性，该分布与太阳直射点位置直接相关，且会跟随直射点位置发生变化，但由于日照强度、风速等因素的不同，其变形幅度不同。各种姿态下反射面精度变化规律相似，与风速的相关性均为反射面精度随风速上升而提高；采用副反射面位置补偿技术可明显缓解日照热误差影响。本文的分析方法与结论对大口径全可动射电望远镜的设计建造及其热误差控制具有一定参考价值。     

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.     

星载大型可展开天线太空辐射热变形计算

热分析技术是星载天线设计工作中的关键技术,文中采用有限元法计算某星载大型可展开天线结构辐射温度分布和热变形,研究了基本结构参数对天线变形的影响,计算结果对星载天线的结构设计和热控制具有一定参考作用.     

固面天线可展开机构设计及动力学分析

为解决抛物面式固体反射面天线收拢率及主反射面形面精度较低问题,根据天线面板的运动形式,设计一种固面天线可展开机构.基于机构位置矢量方程,利用向量封闭投影法,结合D-H坐标变换矩阵建立可展机构拉格朗日动力学模型,用MATLAB编程求解机构运动过程驱动力并分析运动学参数对驱动力的影响;利用Workbench软件分析天线收拢和展开状态下基频及阵型,采用Design Exploration优化模块中响应面法分析结构参数对可展机构基频的影响和参数灵敏度;研制天线原理样机并进行展开功能试验和模态测试,对天线展开功能和结构动力学分析进行验证.结果表明:可展机构翻转比展开过程驱动力大很多,减小输入速度、调整球铰位置和减小初始夹角能降低机构翻转过程驱动力;收拢和展开状态下天线基频满足设计要求,支撑杆尺寸参数对可展机构基频影响比切换连杆大,但可增加切换连杆尺寸参数适当提高机构基频;可展机构可重复实现天线展开功能,展开状态下天线基频和阵型与分析结果接近,具备很好的结构动力学性能.     

一种等张力空间索网结构找形方法

为设计出质量小、结构稳定的空间索网天线结构,给出了一种等张力索网结构找形的坐标迭代算法.将索网上的各节点看做只能在理想反射面上移动的点,并规定各段绳索中的张力是恒定的.各节点在合力的作用下运动,当作用在各节点上的合力逐渐减为零时,索网结构到达一种平衡状态,根据这一平衡状态可求出各段绳索的无应力长度.使用该算法对环形桁架索网天线计算模型进行了找形计算,并使用有限元法对找形得到的平衡状态进行验证,证明了该算法的正确性和可行性.同时将找形结果与极小范数法、等力密度这两种找形算法的结果进行了比较分析.分析结果表明,使用等张力找形算法得到的索网结构绳索张力的均匀性最好.文中所提的等张力找形算法可用于空间索网结构的找形.     

空间充气可展抛物面天线反射面设计与精度分析

空间充气可展抛物面天线由于其显著的优点正得到日益广泛的研发关注.该文提出了基于理想抛物面逆向分瓣裁切粘合成形的反射面设计法,分析了引入形面误差的因素,给出了形面误差参数定义,研究了反射面分瓣数、裁切逼近方式和数值网格划分等对形面误差的影响.分析了微重力、放置方式对形面精度的影响.论文所研究的内容对空间充气可展天线设计研究具有参考价值.     

高性能溅散板馈源天线分析与设计

为提升微波接力与点对点通信系统的传输距离及抗干扰能力,文中设计了一款口径为0.3m,中心频率为15GHz的高性能溅散板馈源天线．通过采取对溅散板馈源介质支撑镜和副反射面赋形的方法,实现馈源E面和H面的方向图在主反射面照射角范围内等化,在照射角范围外迅速滚降; 然后,通过优化介质匹配塞完成天线的阻抗匹配;最后,对所设计的天线模型进行样件加工并测试．测试结果表明,该天线中心频点的增益达到32.43dBi,最大旁瓣电平抑制在-21.89dB,E面和H面的前后比均达到59.57dB．仿真与实测结果吻合良好,设计方法行之有效．     

1×7＋IWS结构钢丝绳有限元分析

为提高钢丝绳的安全性,最大限度发挥材料性能,合理地设计和制造满足各种性能要求的钢丝绳产品,采用UG软件对1×7＋IWS结构的圆股钢丝绳进行三维实体建模,然后通过UG与ANSYS的接口导入ANSYS中。采用面-面接触求解方法,对导入的钢丝绳实体进行有限元网格划分、建立接触对和施加约束并求解。研究了捻距S对服役中的钢丝绳应力应变的影响,得到相应的应力应变云图,为钢丝绳的设计和改进提供了理论依据。     

Distribution of wire deformation within strands of wire ropes

Using ANSYS software, we developed a modeling program for several kinds of wire ropes with metal cores and built a geometric model for the 6x19 IWS wire rope. Through proper grid partitioning, a finite element model for calculating the deformation of wire rope was obtained. Completely constraining one end of the wire rope and applying an axial force to the other end, we established the boundary conditions for solving the model. In addition, we numerically simulated the stress and deformation of the wire, obtaining the deformation distribution of each wire within the wire rope under different laying directions.At the end, a tensile test of the 6x19 IWS wire rope was carried out and the results of simulation and experiment compared.     

Key technique of a detection sensor for coal mine wire ropes

Wire ropes, employed extensively in coal mine hoists and transportation systems are subject to damage due to wear,corrosion and fatigue. The extent of damage and the carrying capacity of ropes are closely related to the sense of safety by staff and equipments. Magnetic flux leakage detection method (MFL), as an effective method, is these days widely used in detection of bro-ken strands of wire ropes. In order to improve the accuracy of detection of flaws in wire ropes by magnetic flux leakage (MFL), the effect of the distance between a sensor and the surface of a wire rope (i.e., lift-off) on detection by magnetic flux leakage was in-vestigated. An analysis of the main principles for the choice of lift-off is described by us and a new method that improves the struc-ture of the detector is proposed from the point of view of the design of a magnetic circuit, to restrain the impact of fluctuations of sensor lift-off. The effect of this kind of method is validated by simulation and computation. The results show that the detection sensitivity is markedly increased by this method. Furthermore, the signal-to-noise ratio (SNR) can be increased by over 28%. This method will lend itself to offer reliable scientific information to optimize the structure of excitation devices and improve the accu-racy of MFL detection.     

使用两根钢丝绳承载时的安全性能分析

单根钢丝绳的承载安全性能取决于其所受到的载荷及自身的特性,对此已有多项研究［１］。而在钢丝绳实际应用中,通常为多根钢丝绳同时使用。这种情况下的承载安全还取决于载荷在各根钢丝绳中的分布;同时还应考虑当其中一根钢丝绳被拉断时,其余钢丝绳因此受冲击。本文将通过两根相同钢丝绳的承载安全性能分析,即分析当其中一根钢丝绳被拉断时,另一根钢丝绳仍能可能可靠工作的概率,为考虑多根丝绳系统承载安全性能奠定基础。     

Establishment of antenna membrane states FEM on analogue method

On the basis of choosing the basic element as the bar and choosing the basic mesh as the triangle as well as supposing the conditions of the element, the membrane states of an antenna reflector were researched by the analogue method, because the membrane effect was not omitted during the ending deployment process of the radial rib antenna. The expressions of the bar element＇ s section area and density were obtained, while the ex- pression of the stress state during the ending deployment process of antenna was attained. During the establish- ment process of the analogue method, the analysis method of the net shell structure was employed. Moreover, during the backward deduction of membrane stress, the continuation method was adopted. Because the expres- sion of the membrane stress state can realize the analysis on the antenna membrane state, this research has great significance of theoretical direction to the normal operation of the space deployable antenna.     

起重机械用绳排索具力学与疲劳特性研究

绳排索具的力学及疲劳特性是影响起重机伸缩臂安全运行的重要因素.基于选用的6×7+IWS型钢丝绳设计出一款新型楔腔形索节,并建立绳排索具整体3D模型,导入Ansys-Workbench平台建立索具的有限元分析模型.对索具销轴处三方向自由度进行约束,另一端施加100 MPa竖直向下集中力,对索节应力与总体变形分布规律进行研究.研究发现,内锥角是影响索具力学性能的主要因素,当内锥角为16°时绳排绳索具承受的最大接触应力最小且仅为303.4 MPa;随着内锥角在一定范围内变化,索节总体变形量基本控制在0.025～0.03 mm范围内.对影响索具疲劳寿命的钢丝绳进行研究,结果表明交互捻钢丝绳索具疲劳寿命次数能满足工程起重的使用要求,可作为起重机械用索具优先选择对象.     

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.