计及金属铰链的环形可展天线热-结构分析
2020-07-21武聪魁何柏岩袁鹏飞
工程设计学报 2020年3期
关键词:结构
武聪魁,何柏岩,袁鹏飞
(天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室,天津300350)
随着航天科技的发展,为满足航天器的电性能和使用要求,对其天线的形面精度和张力均匀性的要求越来越高[1]。环形可展天线的在轨服役环境十分恶劣,太空的极端环境条件会对天线的服役造成不同程度的影响,其中由空间辐射和空间低温引起的天线热变形是影响天线形面精度的重要因素[2-3]。环形可展天线主要由桁架、索网和铰链等组成,各结构所采用的材料不同,不同材料的结构对热变形的敏感性也不同[4],因此天线各结构的热变形程度存在差异。
国内外学者针对环形可展天线的热-结构分析展开了大量研究。例如:2010年,张惠峰等人[5]利用有限元方法分析了在轨运行环形可展天线在不同时刻的温度场和热变形,并采用热-结构耦合分析方法进行了算例分析,结果表明利用所用方法可实现天线从热分析到结构分析的直接转化和耦合;2012年,王斌[6]利用Pro/E软件建立了天线支撑机构——杆-铰链组件的几何模型,并在均匀温度场下进行了天线的热变形和热模态分析;2013年,Dicarlo等人[7]通过简化模型预测了昼夜温差对天线表面温度的影响;2016年,Guo等人[8]通过分析天线在轨热流的变化规律,计算了天线在热流影响下的温度场以及热变形情况,得到在热环境下天线电信号会失真的结论;2019年,贠海亮等人[9]利用有限元方法对环形可展天线进行热-结构分析,所得结果表明天线热变形使天线的形面精度严重恶化以及张力分布均匀性变差;……
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