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构架式可展天线机构自由度分析——拆杆等效法 被引量:16
1
作者 许允斗 刘文兰 +3 位作者 陈亮亮 姚建涛 赵永生 朱佳龙 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期316-327,共12页
针对四面体构架式可展天线机构的多环耦合特性,提出了一种空间多环耦合机构的自由度分析方法——拆杆等效法。首先拆除四面体基本可展单元机构的耦合约束链,将剩余部分视为一个并联机构,然后应用螺旋理论分析各输出节点的自由度数目及性... 针对四面体构架式可展天线机构的多环耦合特性,提出了一种空间多环耦合机构的自由度分析方法——拆杆等效法。首先拆除四面体基本可展单元机构的耦合约束链,将剩余部分视为一个并联机构,然后应用螺旋理论分析各输出节点的自由度数目及性质,进而构造各输出节点与定节点之间的等效串联运动链,最后复原拆除的耦合约束链得到四面体基本可展单元的等效机构,应用修正的G-K公式计算等效机构的自由度数目,并基于反螺旋理论分析等效机构的自由度性质,从而获得四面体基本可展单元的运动特性。根据四面体基本可展单元的等效机构及其组合方式对最小组合单元及大尺寸构架式可展天线机构的结构进行了化简,并根据其几何特征约束方程推导了最小组合单元及大尺寸构架式可展天线机构的自由度。建立了由27个四面体基本可展单元组成的构架式可展天线机构的仿真模型,对该机构的自由度进行了验证,结果表明提出的拆杆等效法求得的自由度正确,为进一步分析此类天线机构的运动学和动力学奠定了基础,同时为其他类型的空间多环耦合机构的自由度分析提供了一种新的思路。 展开更多
关键词 拆杆等效法 四面体单元 可展天线 自由度 螺旋理论
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模块化可展开天线支撑机构运动学建模与分析 被引量:8
2
作者 范小东 郑夕健 +4 位作者 田大可 高旭 刘兆晶 张珂 马小鸥 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2021年第5期37-49,共13页
模块化可展开天线具有拓展性强、灵活性高、适应性好等特点,是满足未来可展开天线大口径发展趋势的一种较为理想的结构形式。为研究由六棱柱模块组成的可展开天线支撑机构多模块联动展开运动特性,提出一种多模块联动展开运动学建模方法... 模块化可展开天线具有拓展性强、灵活性高、适应性好等特点,是满足未来可展开天线大口径发展趋势的一种较为理想的结构形式。为研究由六棱柱模块组成的可展开天线支撑机构多模块联动展开运动特性,提出一种多模块联动展开运动学建模方法。根据可展开天线的结构组成及展开原理,建立了可展开天线机构关键点的空间几何模型,基于机器人学中的D-H法和坐标变换等理论,分别建立了基本单元、单模块和多模块的运动学模型,最后采用MATLAB数值仿真软件,对运动学模型进行了验证及分析。结果表明:该运动学模型可以对多层模块的可展开天线机构进行运动学分析,各模块实现了协调联动、同步展开,同时该模型为机构的动力学特性分析、动力源配置及优化等研究提供了研究基础。 展开更多
关键词 空间可展开天线 模块化结构 运动学分析 空间几何建模 D-H法 数值仿真分析
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一种环柱天线的索网结构设计与分析方法 被引量:6
3
作者 刘阳 李团结 +1 位作者 陈聪聪 唐雅琼 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期43-48,共6页
为了解决环柱天线复杂索网结构的网面和预应力设计难题,根据环柱天线结构组成确定了环柱天线索网的几何构型.考虑到索网结构中索段数目即变量个数和种类较多,将索网结构分为前、后索网两部分分别进行预应力设计.根据前索网对称特性进行... 为了解决环柱天线复杂索网结构的网面和预应力设计难题,根据环柱天线结构组成确定了环柱天线索网的几何构型.考虑到索网结构中索段数目即变量个数和种类较多,将索网结构分为前、后索网两部分分别进行预应力设计.根据前索网对称特性进行变量归并,采用力密度法计算前索网预应力分布,完成部分索网节点坐标修正.根据前索网预应力由节点力平衡方程获得其余索网预应力.利用有限元软件对设计结果进行验证,仿真结果显示,采用所述方法设计的网面具有较高的精度,索网结构设计方法是有效的. 展开更多
关键词 可展开天线 环柱天线 索网结构 力密度 预应力 结构设计
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六棱柱模块化可展开天线形面精度分析 被引量:6
4
作者 田大可 范小东 +2 位作者 金路 刘荣强 张珂 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期2855-2867,共13页
针对空间可展开天线大型化、模块化、高精度化发展趋势,提出一种六棱柱模块化空间可展开天线支撑结构形面精度分析模型。阐述了六棱柱模块化空间可展开天线的结构组成,分析了六棱柱模块化结构的拓扑规律。基于等包络圆思想及机器人学基... 针对空间可展开天线大型化、模块化、高精度化发展趋势,提出一种六棱柱模块化空间可展开天线支撑结构形面精度分析模型。阐述了六棱柱模块化空间可展开天线的结构组成,分析了六棱柱模块化结构的拓扑规律。基于等包络圆思想及机器人学基本理论,提出了点面法和两点法2种包络圆数学建模方法,并由此建立了等包络圆交点数学模型及肋单元夹角数学模型,进而构建了用于六棱柱模块化可展开天线支撑结构形面精度分析的数学模型。最后,采用数值仿真与试验验证相结合的方式对建立的模型进行了验证。仿真及试验结果表明:包络圆能紧密地贴合在球面上,与球面吻合良好;数值仿真模型状态下,六棱柱模块间实现了准确连接;试验中特征点的绝对误差主要分布在5~10 mm,相对误差主要集中在0.05%~0.1%,肋单元夹角绝对误差多分布在0.05°~0.1°之间,表明测量值和理论值间偏差较小、吻合较好。所提出的形面精度分析模型能够求解出所有模块连接点的空间坐标,为超多模块可展开天线形面精度的分析及研究提供了理论基础。 展开更多
关键词 可展开天线 模块化 形面精度 数值仿真 工业摄影测量 大口径 坐标变换
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利用区间与概率的星载可展天线齿轮防卡分析 被引量:4
5
作者 刘帅杰 段宝岩 杨东武 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期61-66,共6页
研究了在索网环形桁架式星载可展开天线中同时存在随机变量与区间变量的同步齿轮副防卡滞问题.对影响同步齿轮副发生卡滞失效的不确定量进行了细分,分成了区间变量和随机变量,并基于此建立了利用区间与概率的环形桁架式可展开天线机构... 研究了在索网环形桁架式星载可展开天线中同时存在随机变量与区间变量的同步齿轮副防卡滞问题.对影响同步齿轮副发生卡滞失效的不确定量进行了细分,分成了区间变量和随机变量,并基于此建立了利用区间与概率的环形桁架式可展开天线机构中同步齿轮副卡滞失效的混合模型.利用该混合模型对同步齿轮副在不同环境温度下的防卡滞可靠度进行了评估,并与将影响同步齿轮发生卡滞失效的不确定量全部视为正态分布的概率模型的可靠度进行了比较. 展开更多
关键词 可展开天线 可靠性 区间概率混合模型 同步齿轮 防卡滞
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基于Kriging模型的环形桁架可展天线结构参数优化方法 被引量:1
6
作者 何星星 廖瑛 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期111-115,共5页
针对传统结构动力学优化过程中求解效率较低的问题,以环形桁架可展天线结构参数优化为研究背景,在环形桁架可展天线结构的参数变量空间中,以试验设计方法选取样本点,通过有限元方法得到各个样本点的第一阶固有频率、固定载荷最大变形等... 针对传统结构动力学优化过程中求解效率较低的问题,以环形桁架可展天线结构参数优化为研究背景,在环形桁架可展天线结构的参数变量空间中,以试验设计方法选取样本点,通过有限元方法得到各个样本点的第一阶固有频率、固定载荷最大变形等响应值,利用样本点和响应值的关系建立Kriging近似模型进行优化算法的寻优,得到满足所有约束条件的最优解。结果表明,所得到的环形桁架可展天线第一阶固有频率、固定载荷最大变形的响应面呈现比较明显的非线性关系,基于Kriging模型的结构优化方法能比较准确地对环形桁架可展天线进行寻优设计。 展开更多
关键词 KRIGING模型 环形桁架可展天线 参数优化 试验设计 遗传算法
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空间可展开天线结构研究进展 被引量:70
7
作者 刘明治 高桂芳 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期82-87,共6页
扼要综述了空间可展开天线结构的发展及目前的国际动态 ,叙述了空间可展开天线结构、设计及分析中的主要研究课题及其目前的进展。指出“把多体动力学与有限元法相结合的综合动力学建模法”、“辩识模型后 ,用预测控制和优化的思想进行... 扼要综述了空间可展开天线结构的发展及目前的国际动态 ,叙述了空间可展开天线结构、设计及分析中的主要研究课题及其目前的进展。指出“把多体动力学与有限元法相结合的综合动力学建模法”、“辩识模型后 ,用预测控制和优化的思想进行展开过程控制”、“用多约束优化法调整网状天线反射面形状精度” 展开更多
关键词 可展开天线 空间结构 多柔体系统 动力学建模 动力控制 无重力实验
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空间可展开天线结构的研究现状与展望 被引量:59
8
作者 刘荣强 田大可 邓宗全 《机械设计》 CSCD 北大核心 2010年第9期1-10,共10页
对国内外可展开天线的研究现状进行了综述,分别对固体反射面可展开天线、充气式可展开天线和金属网面可展开天线的优缺点进行了分析,然后指出了我国在可展开天线结构方面的研究进展。最后,结合航天科技的发展趋势,提出了未来可展开天线... 对国内外可展开天线的研究现状进行了综述,分别对固体反射面可展开天线、充气式可展开天线和金属网面可展开天线的优缺点进行了分析,然后指出了我国在可展开天线结构方面的研究进展。最后,结合航天科技的发展趋势,提出了未来可展开天线的研究方向,旨在为我国可展开天线的研究提供借鉴与参考。 展开更多
关键词 可展开天线 构型综合 结构优化 驱动系统 动力学模型 可靠性
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考虑摩擦的周边桁架式可展天线展开动力学分析 被引量:31
9
作者 赵孟良 关富玲 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第3期220-226,共7页
结合一种周边桁架式可展天线的模型制作,介绍了该类天线的总体布局、展开收纳机理和设计要点; 然后提出了切实有效的数学算法,有效地构造了约束方程及其Jacobi矩阵,实时地模拟了结构收纳过程的约束条件,采用广义逆矩阵的方法分析了周边... 结合一种周边桁架式可展天线的模型制作,介绍了该类天线的总体布局、展开收纳机理和设计要点; 然后提出了切实有效的数学算法,有效地构造了约束方程及其Jacobi矩阵,实时地模拟了结构收纳过程的约束条件,采用广义逆矩阵的方法分析了周边可展桁架运动过程;研究了摩擦这一非线性因素在其展开过程中的作用机理,建立其展开动力学模型,实现了考虑摩擦的周边桁架式可展天线结构展开动力学分析.编制了仿真程序进行算例分析,验证了分析方法的有效性. 展开更多
关键词 周边桁架 可展天线 结构设计 摩擦 展开动力学分析
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六棱柱单元可展抛物面天线结构设计 被引量:21
10
作者 陈向阳 关富玲 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期75-78,共4页
本文提出了一个利用伸缩杆驱动的六棱柱展开单元 ,该单元可动机构数较少 ,展开可靠度高 ,结构刚度好 ,具有广泛的应用前景。利用伸缩杆六棱柱单元 ,文中设计了一大型构架式切割抛物面天线 ,并简要介绍了天线可展节点的细部设计。该天线... 本文提出了一个利用伸缩杆驱动的六棱柱展开单元 ,该单元可动机构数较少 ,展开可靠度高 ,结构刚度好 ,具有广泛的应用前景。利用伸缩杆六棱柱单元 ,文中设计了一大型构架式切割抛物面天线 ,并简要介绍了天线可展节点的细部设计。该天线的形面精度较高 ,质量轻 ,造价低。 展开更多
关键词 可展结构 可展天线 结构设计 方棱柱单元可展抛物面天线 星载天线
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周边桁架可展开天线展开过程运动分析及控制 被引量:23
11
作者 李团结 张琰 段宝岩 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期916-921,共6页
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... 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. 展开更多
关键词 周边桁架 可展天线 展开过程 运动分析 位置控制
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充气天线结构技术概述 被引量:14
12
作者 王援朝 《电讯技术》 北大核心 2003年第2期6-11,共6页
简要介绍了充气式可展开空间天线 (以下简称充气天线 )结构的关键技术 。
关键词 空间结构 反射器天线 可展开天线 充气天线 膜材料 安装
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一种基于力密度的网状可展开天线索网结构初始形态设计方法 被引量:17
13
作者 杨癸庚 杨东武 +1 位作者 杜敬利 张树新 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期34-41,共8页
针对环形网状可展开天线索网结构的初始形态设计问题,提出一种基于力密度思想的找形与找力相结合的优化迭代设计方法。该方法将索网结构初始形态设计分为前、后索网设计两部分。通过优化迭代的方法设计前索网,在满足网面精度要求的条件... 针对环形网状可展开天线索网结构的初始形态设计问题,提出一种基于力密度思想的找形与找力相结合的优化迭代设计方法。该方法将索网结构初始形态设计分为前、后索网设计两部分。通过优化迭代的方法设计前索网,在满足网面精度要求的条件下,实现前索网所有内部索段的张力相等、边界索段与内部索段的最大张力比最小;根据前索网的形和力,在调整索保持竖直、后索网满足高度要求的条件下,通过优化实现后索网最大张力比最小。仿真算例表明,对于旋转抛物面和偏置抛物面索网结构,该方法与现有方法相比,均可进一步提高索网张力的均匀性,该方法正确有效。 展开更多
关键词 可展开天线 索网结构 力密度 形态设计
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双层环形可展开天线机构构型优选及结构设计 被引量:17
14
作者 史创 郭宏伟 +1 位作者 刘荣强 邓宗全 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期869-878,共10页
提出可构成双层环形桁架式可展开天线机构的可展开单元需满足的条件,设计出一种轻量化、高刚度曲柄滑块式可展开单元。建立单元特性综合评价指标,对7种可展开单元进行单元特性评价及优选。对优选出的可展单元的结构尺寸进行优化设计,获... 提出可构成双层环形桁架式可展开天线机构的可展开单元需满足的条件,设计出一种轻量化、高刚度曲柄滑块式可展开单元。建立单元特性综合评价指标,对7种可展开单元进行单元特性评价及优选。对优选出的可展单元的结构尺寸进行优化设计,获得了优化设计参数。设计了20 m的大口径双层环形桁架式可展开天线机构,研制含弹性铰链的单层环形桁架式可展开天线机构与双层单元机构原理样机,对两种样机的展开功能和重复展开精度进行测试,验证了提出的可展开机构单元及大口径天线机构设计的正确性和可行性。 展开更多
关键词 双层环形桁架 可展开天线 结构设计 样机研制 构型优选
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空间可展开网状天线网面材料的性能研究 被引量:12
15
作者 郑建生 李东伟 +1 位作者 田玉华 尤芳 《电子机械工程》 2005年第3期49-51,55,共4页
网状天线以其重量轻、折收体积小等特点在空间大型可展开天线的研制方面得到了越来越广泛的应用。用于网面材料的特种金属丝网布是制作网状天线的关键基础材料之一。根据星载可展开天线的结构特点和空间使用环境条件,对网面材料的各种... 网状天线以其重量轻、折收体积小等特点在空间大型可展开天线的研制方面得到了越来越广泛的应用。用于网面材料的特种金属丝网布是制作网状天线的关键基础材料之一。根据星载可展开天线的结构特点和空间使用环境条件,对网面材料的各种性能要求进行了较为系统的研究和分析。 展开更多
关键词 金属丝网布 网状天线 编织结构 可展开天线 星载天线
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双层环形可展开天线机构设计与力学分析 被引量:14
16
作者 史创 郭宏伟 +1 位作者 刘荣强 邓宗全 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期14-20,共7页
为解决超大口径可展开天线机构的轻量化、高刚度设计问题,提出一种由弹性铰链驱动的双层环形可展开天线机构.建立天线结构的静力学分析模型,得出结构中杆件与拉索的相互影响关系,推导出对角拉索预紧力的取值范围.基于建立的双层环形可... 为解决超大口径可展开天线机构的轻量化、高刚度设计问题,提出一种由弹性铰链驱动的双层环形可展开天线机构.建立天线结构的静力学分析模型,得出结构中杆件与拉索的相互影响关系,推导出对角拉索预紧力的取值范围.基于建立的双层环形可展开天线结构动力学分析模型,对比分析前6阶振动频率及其相应的模态振型,与无拉索相比,通过对角斜拉索刚化可以将结构刚度提高1.2倍.分析结构参数对结构振动频率的影响规律,基于振动频率影响因素的灵敏度分析,得出增加双层环形可展开天线机构中的横杆截面面积和斜拉索的截面积,减小纵杆截面面积是提高双层天线结构振动频率的有效措施. 展开更多
关键词 双层环形桁架 可展开天线 静力学 动力学 模态分析
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充气可展开结构技术在空间探索领域中的应用 被引量:14
17
作者 关富玲 徐彦 郑耀 《载人航天》 CSCD 2009年第4期40-48,共9页
充气结构展开机理简单,重量轻、造价低,折叠体积有限,是近年广泛运用于各种航天器的一种新型空间结构形式。本文综述了充气可展开技术在充气可展开天线、薄膜太阳动力帆、太阳能发电系统、轻质运载工具和太空基地等方面的应用和研究进展... 充气结构展开机理简单,重量轻、造价低,折叠体积有限,是近年广泛运用于各种航天器的一种新型空间结构形式。本文综述了充气可展开技术在充气可展开天线、薄膜太阳动力帆、太阳能发电系统、轻质运载工具和太空基地等方面的应用和研究进展,同时指出现阶段固化材料制备和空间环境影响等是利用此项技术急需解决的瓶颈问题。 展开更多
关键词 展开天线 充气可展开结构 太阳能发电系统 太阳动力帆
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六棱柱单元可展天线结构设计 被引量:10
18
作者 陈向阳 关富玲 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第1期68-72,共5页
提出了一个利用伸缩杆驱动的六棱柱展开单元,该单元可动机构数较少,展开可靠度高,结构刚度好,具有广泛的应用前景.利用伸缩杆六棱柱单元,文中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.该天线的形... 提出了一个利用伸缩杆驱动的六棱柱展开单元,该单元可动机构数较少,展开可靠度高,结构刚度好,具有广泛的应用前景.利用伸缩杆六棱柱单元,文中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.该天线的形面精度较高,质量轻,造价低. 展开更多
关键词 可展结构 可展天线 六棱柱单元 大型构架式星载抛物面天线
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大型星载可展开天线的展开动力学问题 被引量:6
19
作者 邱扬 刘明治 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 1992年第1期1-7,共7页
针对大型星载可展开天线所具有的尺寸大、刚性小、展开机构复杂,所处环境恶劣等特点,结合天线的构形特征,着重从可展开天线展开动力学的建模角度,综述了可展开天线的展开动力学问题。对解决途径及办法提出了一些看法。
关键词 展开式 天线 动力学 卫星
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扭簧驱动构架式空间展开天线结构分析 被引量:5
20
作者 陈务军 付功义 +2 位作者 董石麟 关富玲 张京街 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期9-14,共6页
首先仔细分析了扭簧驱动构架式空间展开天线结构的工作机理与构造特点 ,据此提出分析建模假设。采用静力缩减方法 ,由平面梁单元弯曲平衡方程推导出两端带扭簧的杆件宏单元缩减刚度矩阵。根据梁的弯曲理论和位移形函数 ,直接导出了宏单... 首先仔细分析了扭簧驱动构架式空间展开天线结构的工作机理与构造特点 ,据此提出分析建模假设。采用静力缩减方法 ,由平面梁单元弯曲平衡方程推导出两端带扭簧的杆件宏单元缩减刚度矩阵。根据梁的弯曲理论和位移形函数 ,直接导出了宏单元的相容一致质量矩阵 ,这两个矩阵可用于这类结构在各工况下的结构特性分析。最后给出了一个数值分析算例 ,证明方法的有效性。 展开更多
关键词 空间结构 宏单元 缩减方法 扭簧驱动构架式 空间展开天线 航天器天线
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