薄膜充气结构的建模及展开过程仿真分析

摘要

空间充气展开结构具有重量轻、折叠体积小等显著优点，在大型空间结构如空间天线、太阳帆板等领域有广阔的应用前景。
　　 空间充气展开结构的空间实验花费极为昂贵，而由于重力和大气压力的影响，充气结构的地面实验又很难模拟实际的空间工作环境，微重力和真空环境也很难在较大空间内同时实现。所以，研究计算机模拟其展开过程是非常必要的。
　　 首先，本文讨论了薄膜充气管展开过程仿真分析的接触非线性问题、罚函数法和控制体积法的基本原理。然后通过ANSYS对充气圆柱管建模，建立了Z型折叠和卷曲折叠两种折叠模型，模拟了其充气展开过程。并比较了两种折叠方式的展开情况，分析了不同充气速率对充气展开过程的影响。
　　 其次，针对抛物面体等不可展曲面体折叠建模困难的问题，在压平分析法的基础上，本文提出了一种新的建模方法，双层折叠法，建立了抛物面的折叠模型。对其进行了充气展开仿真分析，并与压平分析法进行了比较，证明了该方法的可行性。
　　 最后，总结了本文研究的成果，并对以后的研究提出了自己的展望。