基于非概率模型的星载天线展开机构可靠性分析

对某周边桁架式大型星载天线的展开运动机理进行了研究，建立了展开机构的力学分析和非概率运动可靠性的分析模型，综合考虑尺寸误差和太空环境因素的影响，将运动功能函数视为区间变量函数，利用优化算法推导出非概率可靠性计算公式，对机构在整个展开过程中的运动可靠性进行预测，并和将运动功能函数中的变量视为正态分布的概率模型下的可靠度相比较，概率可靠性指标约为非概率可靠性指标的3倍，两者的变化趋势相同，而且与试验过程比较吻合。     

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.     

边坡系统可靠度分析智能响应面法框架

多失效模式情况下,边坡体系可靠性分析较为复杂.提出了基于计算机试验结合机器学习理论建立边坡系统(体系)可靠度分析智能响应面法的一般框架.边坡体系可靠性分析智能响应面法步骤包括:样本生成、模型参数优化、智能响应面建立、蒙特卡罗模拟计算失效概率.对支持向量机、高斯过程等多种智能机器学习理论用于建立智能响应面的性能进行了对比分析.通过典型边坡的体系可靠度分析,验证了小样本情况下智能响应面法在边坡体系可靠性分析中的可行性和优越性.     

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.     

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.     

空间可展开天线基本单元构型的数综合方法

为对金属网面可展开天线进行构型创新研究,提出了一种基于图论理论的金属网面可展开天线基本单元构型的数综合方法.根据基本单元的展开方式,总结出其运动链的特点,建立了运动链与拓扑图的转换关系,得到了4种基本单元的拓扑图模型.将拓扑图进行子图化分解,分析了构件的拓扑对称性.采用双色拓扑图分析了机架在不同位置时运动副的拓扑对称性,得到了满足拓扑要求的基本单元的构型总数.通过例子阐述了由拓扑图综合成机构的过程,并讨论了机构间的构型演化.算例及分析表明：该方法得到的构型总数可方便计算机自动综合软件建立拓扑图库,同时为宇航空间可展开机构理论的研究提供了借鉴与参考.     

周边桁架可展开天线展开过程运动分析及控制

根据周边桁架式可展开空间天线的结构特点,先建立周边单元浮动坐标系,采用坐标变换方法,得出了周边单元间的运动变换关系,建立了该天线通用的展开过程运动分析模型,可分析展开过程中结构上任意点的位置、速度和加速度．为避免展开过程中冲击过大,对周边单元的展开速度进行规划．根据驱动绳索的运动与单元展开运动之间的变换关系,将周边单元的运动规划转化为展开绳索的运动控制,对天线的展开实施位置控制．仿真实例表明该控制方法可使天线按照规划的展开角变化规律平稳展开．     

高速枕式包装机横封机构可靠性分析

以枕型带包装机往复横封机构为研究对象,探究横封机构误差规律对设备可靠性的影响。根据其运动原理建立运动简图,依据机构运动方程与蒙特卡罗数字模拟法相关原理,对横封机构进行位置可靠度和可靠性灵敏度的精确分析。在只允许负公差的前提下,以95%的运动精度可靠性设计目标为前提,该横封机构的曲柄连杆长度方向的尺寸公差等级为IT9时,其运动精度达到功能需求,且失效率低于5%。虽然更高的精度等级便会失效概率无限接近于0,但从经济合理性角度出发,IT9为该横封机构中曲柄连杆的最佳尺寸公差。此方法对于类似曲柄连杆机构的可靠性灵敏度分析也具有指导意义。     

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.     

考虑失效相关的圆柱蜗杆传动四阶矩可靠性分析

为了评估圆柱蜗杆传动机构的可靠性,利用Taylor级数将蜗杆传动机构功能函数进行展开并得到其前四阶中心矩,以此作为约束条件,结合最大熵原理分别得到蜗轮齿面接触强度和齿根弯曲强度结构功能函数的概率密度函数,在此基础上,分析了蜗轮齿面接触和齿根弯曲两种失效模式的可靠性。另一方面,考虑蜗轮齿面接触和齿根弯曲两种失效模式之间的相关性,建立了其失效相关条件下的可靠性模型,给出了两种失效模式之间的相关系数和蜗轮总体可靠度。以某减速器蜗轮为例对所提方法通过蒙特卡洛仿真进行了验证。结果表明,基于四阶矩和最大熵原理的可靠性方法具有较高的精度,蜗轮两种失效模式之间存在一定的相关性。因此,考虑失效相关的蜗轮可靠性评估方法对于蜗杆传动的综合可靠性评估具有重要的意义。     

Interval and probability based analysis of seizure-preventing for synchronous gears of the astromesh deployable satellite antenna

The seizure-preventing for synchronous gears of the Astromesh deployable satellite antenna is studied with random variables and interval variables existing at the same time. The uncertainties with influence on gear pair seizure failure are subdivided into interval variables and random variables, on the basis of which the interval and probability hybrid model is built for the synchronous gear pair seizure failure in the ring truss deployable antenna. The synchronous gear pair anti-seizure reliability is evaluated at different ambient temperatures with this hybrid model. And the results are compared with the reliability evaluated by the probability model in which the uncertainties are all regarded as obeying normal distribution.     

大型可展构架式星载抛物面天线结构设计

提出了一个利用伸缩杆驱动的六棱柱展开单元,和国内外已有的设计相比,该单元可动机构数较少,展开可靠度高,结构刚度好,且具有很广泛的几何适应性,能容易地构造复杂二维可展结构,具有广泛的应用前景．利用伸缩杆六棱柱单元,设计了一大型构架式切割抛物面天线,并简要介绍了天线的可展节点细部设计杆件分类统计．该天线的形面精度较高,质量轻,造价低．最后,对天线模型进行了结构分析,说明天线具有良好的刚度．     

双环可展桁架结构动力学分析与试验研究

基于广义逆矩阵方法分析双环可展桁架的运动过程,通过数值仿真,得出双环可展桁架在展开过程中的各个状态.经过对比分析可知,对于大口径天线,双环可展桁架的刚度可以比同口径单环可展桁架明显增加.利用上述仿真程序输出的几何模型,进一步对50m双环可展桁架原型建立有限元模型,并进行展开过程中各状态的振动模态分析.对2m天线试验样机采取悬挂法消除重力影响并进行振动模态试验,且将其与有限元计算结果对比,结果表明两者的频率较为接近,验证了有限元动力学分析的正确性.     

构架式空间可展开天线结构优化参数预测模型

为了得到构架式空间可展开天线结构优化中目标函数与设计变量的解析表达式,基于BP神经网络建立一种天线结构优化参数的预测模型．根据天线背架的结构及神经网络的训练原理,构建对优化参数进行预测的网络模型;应用有限元软件ANSYS对优化参数进行数值计算,通过正交试验设计,得到BP神经网络的训练样本;调整传递函数、隐层节点数及训练...     

空间一维可展开桁架精度测量方法

结合空间一维可展开桁架结构特点,基于四象限探测器光斑中心位置检测原理,提出以准直激光束为测量基准的空间一维可展开桁架结构精度测量方法.应用该方法可以实现对空间一维可展开桁架各构架单元的扭转角、横向偏移量、纵向偏移量及桁架直线度装配精度的测量.提出四象限探测器二维平面标定方法,将探测器的工作范围扩大到3 mm×3 mm,探测器的测量精度提高到0.05 mm.运用设计的基于四象限探测器的激光准直测量方法对空间一维可展开桁架进行了精度测量实验,得到桁架各刚性框架的最大扭转角为0.133 3°,最大横向偏移量为1.200 8 mm,最大纵向偏移量为1.299 3 mm,桁架的直线度误差为1.090 6 mm,验证了所提出的空间一维可展开桁架精度测量方法的有效性.     

星载可展开天线的展开动力学研究

针对星载可展开天线柔性较大的特点,综合考虑天线的分布参数、集中参数及摩擦力等因素对系统动特性的影响。在严格按照运动学合成原理的基础上,采用有限元法与拉格朗日方程建立了可展开天线的运动微分方程。并求得了某星载可展开天线的展开动力响应,讨论了此天线动力分析中的若干关键问题。     

预应力混凝土构件纯扭强度计算方法

以变角空间桁架理论为基础,在考虑莫尔应力协调条件下,提出了预应力混凝土纯扭构件破坏形态的判别准则,并建立了纯扭强度的计算方法.通过试验资料的验证,计算值与试验值吻合较好,并且具有较高的计算精度,因此,对预应力混凝土构件纯扭强度的计算方法进行进一步验证是十分必要的.研究预应力混凝土构件纯扭作用的机理和制定其强度的计算方法,是解决复合受扭强度计算的基础.     

绳索-金属丝网组合结构力热匹配设计

网状可展开天线反射面是由柔性绳索与金属丝网缝制而成的．由于不同材料力热差异引起金属丝网与纤维绳索变形不协调,影响了绳索金属丝网组合结构的预应力分布与形面精度,降低了反射面的电性能．为此,有必要研究绳索金属丝网组合结构的力热匹配设计问题．文中采用只承受张力的两节点杆模拟绳索,利用膜模拟金属丝网结构,建立了绳索金属丝网组合结构力学模型,分析了绳索金属丝网组合结构热变形影响规律,对绳索截面参数进行了匹配设计．以环形桁架网状可展开天线为例,仿真结果表明,采用文中的力热匹配设计方法,在温变环境下反射面的热稳定性得到很大的改善,形面精度提高了92％．