薄壳抛物柱面端部加载成型方法与精度分析

摘要

星载抛物柱面天线是各类型星载天线的一种，由于其具有方向性强、增益高、易于光束自动扫描等特点，星载抛物柱面天线已经成为星载天线新的发展方向。近些年国内外对星载柱面天线进行了一些前期研究，相继提出了一些星载抛物柱面天线反射面的成型方法。但是其存在成型结构及调节机构复杂，会带来一些折叠、展开机构、结构可靠性等问题。
　　本文针对以上问题，建立了一种新型薄壳抛物柱面成型方法，各向同性薄板两端受力压弯成薄壳抛物柱面。首先本文建立了薄壳抛物柱面大挠度小变形梁挠曲线控制方程，采用龙格-库塔精度最优法求解获得了压弯的薄壳抛物柱面边界力值，得到了其在此边界力下的最优精度为0.33mm，薄壳抛物柱面成型方法的可行性得到了初步的验证。同时采用Abaqus有限元软件对薄壳抛物柱面进行有限元建模，建立一套薄壳抛物柱面仿真分析方法，分析薄壳抛物柱面受力变形，得到薄壳抛物柱面的形面精度为0.63mm。然后基于Abaqus有限元软件，开展薄壳抛物柱面振动特性性能研究，获得了压弯成型状态下的薄壳抛物柱面基频为0.70Hz，并通过位移云图可以看出在挠度方向上的振动变形较大。提出了调节薄壳柱面形面刚度提高天线形面精度的方法，发现在薄壳抛物柱面连续性变厚度，且厚度比为1.40的情况下，对薄壳抛物柱面的柱面形面精度能有60％左右的提高量。接着分析在温度场下薄壳抛物柱面的热变形对形面精度的影响。根据薄壳抛物柱面成型原理设计制作了原理验证模型，主要介绍了薄壳抛物柱面原理验证模型的各个组成部分，详细叙述了其结构和主要功能。并采用数字激光测量系统测量原理验证模型柱面上随机点的三维坐标并导出，通过matlab数值软件曲面拟合工具箱拟合验证模型薄壳柱面，得到了薄壳抛物柱面原理验证模型的形面精度。

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第一章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 星载柱面天线结构构形研究现状

1.3 本文进行的主要工作

第二章 薄壳抛物柱面端部加载成型原理

2.1 薄壳抛物柱面端部加载成型方法

2.1.1 薄壳抛物柱面成型过程

2.1.2 薄壳抛物柱面挠曲线控制方程

2.1.3 薄壳抛物柱面挠曲线控制方程的求解

2.2 薄壳抛物柱面应力应变关系

2.3 薄壳抛物柱面仿真分析方法

2.4 薄壳抛物柱面的振动特性研究

2.5 本章小结

第三章 薄壳抛物柱面精度影响因素分析

3.1 薄壳抛物柱面设计参数对精度的影响

3.1.1 薄壳抛物柱面厚度对形面精度的影响

3.1.2 薄壳抛物柱面连续性变厚度对形面精度的影响

3.1.3 薄壳抛物柱面材料弹性模量对柱面精度的影响

3.2 温度场对薄壳抛物柱面精度的影响

3.2.1 薄壳抛物柱面施加整体温度场

3.2.2 薄壳抛物柱面施加局部温度场

3.3 本章小结

第四章 薄壳抛物柱面原理验证模型的设计制作

4.1 薄壳抛物柱面原理验证模型的设计制作

4.1.1 原理验证模型的整体框架

4.1.2 原理验证模型的水平调整平台

4.1.3 原理验证模型的角度调节平台

4.1.4 原理验证模型的夹持结构

4.1.5 薄壳抛物柱面原理验证实验模型

4.2 原理验证模型形面精度测试

4.2.1 激光数字测量系统

4.2.2 激光数字测量流程

4.2.3 薄壳抛物柱面原理验证模型的形面精度计算

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文工作总结

5.2 未来工作展望

参考文献

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