大型空间索网—框架组合结构形面精度保持设计方法

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1、赚扭觀鸣圓博±学位论文胃ＨＭＩ大型空间索网－框架姐合结构形面精度備册方法＆Ｉ作者姓名王作为ｓｌ指导教师姓名、职称李团结教授申请学位类别工学博±ｍｍｊ：学校代码10701学号1006110229分类号V414密级公开西安电子科技大学博士学位论文大型空间索网-框架组合结构形面精度保持设计方法作者姓名：王作为一级学科：机械工程二级学科：机械制造及其自动化学位类别：工学博士指导教师姓名、职称：李团结教授学院：机电工程学院提交日期：2015年9月Desi

2、gnmethodsforsurfaceaccuracyconservationoflargespacecablenet–framecombinationstructuresAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofPhilosophyinmechanicalmanufacturingandautomationByWangZuoweiSupervisor:LiTuanjie

3、ProfessorSeptember2015西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢中所罗列的内容，论文中！＾外不包含其他人己经发表或撰写过的研巧成果；也不包含一为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一学位论文若有不实之处，本人承担切法

4、律责任。、本人签名；文宁為日期：如ＡＴ、Ａｙ西安电子科技大学关于论文使用授权的说明；本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复巧件，，允许查阅、借阅论文学校可＾公布论文的全部或部分内容；１允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。＿本人答名；ｉ

5、Ａ导师综名：ｔ／４／ｆ手日期日期威八．＾：文叫：摘要摘要索网-框架组合结构是国内外目前正在研制和规划的、实现航天器任务目标的一大类关键结构，其柔性索网结构在内部张力和支撑框架的共同作用下形成满足精度要求的形状。空间索网-框架组合结构存在大柔性、非线性以及多学科耦合等问题，加之工作于热场、力场、电场等多场耦合和大动载等极端恶劣工况，导致结构性能保障设计面临前所未有的挑战。此外，为了满足空间攻防、在轨建设以及轨道机动的迫切需求，空间索网-框架组合结构朝着大尺度、高精度、高频段方向发展，其大型化发展需

6、求与展开锁定后功能形面精度之间是矛盾的。为此，论文从拓扑构型的静力确定性与形面主动控制的环境适应性两方面，系统研究了索网-框架组合结构拓扑构型综合、非线性动力学分析以及空间工作环境下形面主动控制的相关理论和关键技术。主要研究内容与成果总结如下：为了保证网状形面在外荷载作用下的长期尺度稳定性，研究了索网-框架组合结构拓扑构型综合方法。阐述了广义Maxwell准则以及四种结构体系的划分原则与数学内涵。基于广义Maxwell准则，提出了AstroMesh天线与伞状天线的静力与运动确定性网面拓扑构型生成方法。综合出了14

7、种新型AstroMesh天线以及3种新型伞状天线的静力与运动确定性网面拓扑构型。为了解决高的静态形面精度保持问题，研究了索网结构形面主动调整方法。从系统集成设计思路出发，将压电陶瓷作动器与柔性索相集成，形成柔性主动索网结构。基于有限元法，建立了柔性主动索网结构的集成建模方法，提出了索网结构形面主动调整模型：无约束的解析解和约束的二次优化策略与极小极大策略。仿真结果表明通过施加合理的作动电压，主动索能够极大提高索网结构形面精度。此外，二次优化策略的调整效果与计算效率均优于极小极大策略。为了探究索网结构非线性振动特性

8、对形面精度影响，研究了空间索网结构非线性动力学建模与内共振分析。考虑预张力与几何非线性的影响，建立了空间索网结构包含平方和立方位移非线性的动力学方程。推导了单自由度共振下索网结构许用动态负载表达式，包括三种共振情况：弱激励主共振、强激励超谐波共振、强激励次谐波共振。研究了索网结构两自由度1:1内共振的稳态位移二阶渐进解以及解的稳定性。仿真结果表明索网结构几何非线性对其动力