可展开卫星天线展开结构可视化辅助概念设计软件原型

摘要

可展开卫星天线展开结构概念设计阶段的主要任务是确定结构的展开原理并据此完成初步的结构设计方案.若能在该阶段利用可视化技术辅助设计者进行概念设计,将会大大提高设计者在概念设计阶段的效率.本文首先将目前国内外的各种可展开卫星天线,按照反射面的结构形式进行分类,并在此基础上对各种可展开卫星天线的展开原理、优缺点进行了分析说明,为构建卫星天线展开结构形式数据库做必要的准备.为了能在概念设计阶段,给用户提供对各种展开天线展丌原理直观形象的学习理解手段,本文提出了一种利用C++与VRML混合编程的方法.利用该方法,分别从组成单元及整体结构的角度,对周边桁架可展开天线和单元构架式可展开天线展开结构的概念设计,进行了快速参数化三维建模和展开(收拢)过程动态仿真.同时通过该方法,还实现了卫星运行轨道的参数化三维建模及在轨运行的动画仿真.本文还将基于功能的设计过程模型以次序化、层次化的设计文本形式集成在可视化概念设计软件原型中,以期在设计过程中辅助和引导设计者在展开结构功能原理解方面进行创新,从而进一步实现结构创新.在以上工作的基础上,实现了展开结构可视化辅助概念设计软件原型.该系统为用户提供了对可展开卫星天线展开原理的学习和演示验证、展开结构功能原理创新设计、运功机构(功能载体)的选择等方面的支持.最后,通过实例验证了该系统对展开结构概念设计支持的实用性和有效性.

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2卫星天线结构形式的发展过程及其国内外研究现状

1.2.1卫星天线结构形式的发展过程

1.2.2国外可展开卫星天线研究现状

1.2.3国内可展开卫星天线研究现状

1.3本文所做工作及其目的

1.4本文的主要内容

第二章可展开卫星天线结构形式的分析比较

2.1金属网面可展开天线

2.1.1支撑肋可展开天线

2.1.2张紧索网可展开天线

2.1.3柔性自回弹可展开天线

2.2薄膜反射面可展开天线

2.2.1 CRTS可展开天线

2.2.2剪刀铰式可展开天线

2.2.3充气式可展开天线

2.3固体反射面可展开天线

2.3.1 Sun Flower可展开天线

2.3.2 DAISY可展开天线

2.3.3花瓣形可展开天线

2.4本章小结

附表

第三章大型可展开卫星天线及卫星运行轨道的参数化建模和动画仿真

3.1虚拟现实建模语言(VRML)概述

3.2展开天线参数化三维造型的实现方法

3.3周边桁架可展开天线的参数化三维造型及展开过程动画仿真

3.3.1金属反射网的参数化三维造型

3.3.2周边桁架整体结构的参数化三维造型

3.3.3悬索网及辅助拉索的参数化三维造型

3.3.4周边桁架可展开天线的参数化造型

3.3.5环形周边桁架展开过程的动画仿真

3.4单元构架式可展开天线展开结构的参数化三维造型及其展开过程动画仿真

3.4.1四面体单元构架式天线的参数化造型和展开过程的动画仿真

3.4.2六棱柱单元构架式天线的参数化造型和展开过程的动画仿真

3.5卫星运行轨道的参数化三维造型及在轨运行动画仿真

3.5.1卫星轨道平面参数的确定

3.5.2卫星在轨运行动画仿真

3.6本章小结

第四章基于功能分析的创新设计

4.1创新设计概述

4.1.1创新思维的运用与辅助

4.1.2创新设计的内容

4.2创新设计方法

4.2.1基于功能的设计过程模型

4.2.2功能设计创新法

4.3本章小结

第五章卫星天线展开结构可视化概念设计软件原型的设计

5.1设计中相关问题的讨论

5.1.1现有CAD的不足

5.1.2概念设计中的可视化

5.2卫星天线展开结构可视化概念设计软件原型的设计思路

5.3可视化界面设计与实现

5.3.1概念设计软件原型的框架

5.3.2概念设计软件原型的实现

5.4各模块的界面设计及实现

5.4.1卫星天线展开形式比较分析模块的界面设计及功能实现

5.4.2卫星天线展开结构三维参数化建模及动画仿真模块的界面设计与功能实现

5.4.3功能设计创新法求解模块的界面设计及功能实现

5.4.4运动机构选择模块的界面设计及其功能实现

5.5本章小结

第六章可视化概念设计软件原型的应用

6.1对卫星天线展开原理学习和演示验证的支持

6.2对结构创新设计的支持

6.2.1周边桁架结构单元水平杆端接头的结构设计

6.2.2可展开圆环结构展开节点的结构设计

6.3卫星运行轨道的参数化三维造型及卫星在轨运行动画仿真

6.4本章小结

第七章总结与展望

致谢

参考文献