基于形状记忆复合材料的可展开天线设计及实验研究

《基于形状记忆复合材料的可展开天线设计及实验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文基于形状记忆复合材料的可展开天线设计及实验研究DESIGNANDEXPERIMENTALSTUDYOFDEPLOYABLEANTENNABASEDONSHAPEMEMORYPOLYMERCOMPOSITES彭宁哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TB332学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工程硕士学位论文基于形状记忆复合材料的可展开天线设计及实验研究硕士研究生：彭宁导师：贾宝贤申请学位：工程硕士学科：机械工程所在单位：船舶于海洋工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈

2、尔滨工业大学ClassifiedIndex:TB332U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNANDEXPERIMENTALSTUDYOFDEPLOYABLEANTENNABASEDONSHAPEMEMORYPOLYMERCOMPOSITESCandidate：PengNingSupervisor：Prof.JiaBaoxianAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：M

3、echanicalEngineeringAffiliation：SchoolofNavalArchitectureandOceanEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要空间可展开天线是空间可展开结构中最重要的一个分支，目前其研究正从老旧的机械式结构，逐渐向重量轻、可靠性高、成本低的新型可展开天线结构发展。随着材料科学的发展，形状记忆聚合物作为一种新型智能材料，逐渐

4、成为研究热点。碳纤维增强后的形状记忆聚合物复合材料，既具有比强度、比刚度高的显著优点，又能够实现主动变形驱动，在空间可展开结构中具有广阔的应用前景。本文基于一种热固性形状记忆聚合物复合材料，设计并研制了一种由形状记忆复合材料铰链驱动的平面式可展开天线结构。首先，对课题组自行研制的一种形状记忆聚合物，进行了“热-力学性能”表征，并对由此形状记忆聚合物制成的形状记忆铰链片层弯曲进行了仿真研究，又通过实验研究了该片层和铰链的展开驱动及回复能力，得到了铰链展开过程中的相关规律，结果表明形状记忆复合材料具有一定的展开回复能

5、力。基于上述研究，设计出了一种平面式可展开天线结构，并通过系统的模态仿真研究，确定了最优铰链尺寸和配置位置。此外，还建立了单块天线的展开运动学模型，以及动力学微分方程，并基于ADAMS虚拟样机技术，对单块天线进行了展开动力学仿真研究，得到了其展开规律曲线，分析了展开过程中对卫星本体位姿的影响。最后，运用气浮法模拟零重力环境，对单块天线进行了模拟环境下的展开实验研究和展开状态下的模态实验研究，得到了天线展开角度随时间的变化关系，以及展开状态下天线的模态特性。本文通过对可展开天线的理论和仿真分析，从理论层面证明了天线

6、结构设计的合理性、展开过程的平缓性以及冲击振动小的优越性。并通过模拟单块天线零重力环境的展开实验，完成了天线的顺利展开，验证了形状记忆复合材料应用在可展开结构中的可行性。关键词：形状记忆聚合物；复合材料；可展开天线；有限元模拟；模态实验-I-AbstractAbstractDeployablespaceantennaisoneoftheimportantbranchesofdeployablespacestructures.Itsresearchfocushasgraduallytransformedfroman

7、tennaswiththeoldmechanicaldrivetotheonesoflightweight,highlyreliability,andcost-effectiveness.Withthedevelopmentofmaterialscience,shapememorypolymer(SMP),asonekindofnewintelligentmaterial,hasbecomeahottopicinmaterialfield.Carbonfiberreinforcedshapememorypolym

8、ercompositeswiththeadvantagesofhighspecificstrengthandstiffness,theabilityofself-driventoitsoriginalshapeshowgreatapplicationpotentialinspacedeployablestructures.Inthispaper,aflatdeployab