抛物面刚性可展结构的可动性判别与运动过程研究

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1、东南大学硕±学位论文抛物面酣性可展结构的可动樓判别与就过程研究硕壬研巧生：江超导师；冯健本文受到国家自然科学基金项目（５１２７８１１６和５１３０８１０６），教育部高等学校博±学科点专项科研基金（２０１３００９２１２００１８），江苏省自然科学基金项目（ＢＫ２０１３０６１４）等项目的资助。中国南京东南大学上木工程学院二—五年六月０ＭＯＢＨ：ＪＴＹＤＩＳＣＲＩＭＩＮＡＮＴＡＮＤＭＯＶＥＭＥＮＴＳＴＵＤＹＯＦＴＨＥＰＡＲＡＢＯＬＧＥＤＡＬＲ

2、ＩＧＤ）ＤＥＰＬＯＹＡＢＬＥＳＴＲＵＣＴＵＲＥＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｅｄ化Ｓｏ山ｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒ也ｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＢＹＪＩＡＮＧＣｈａｏＳｕｅｒｖｉｓｅｄｂｐｙＰｒｏｔＦＥＮＧ＾ＨａｎＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＪｕｎｅ２０１５东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈

3、交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过一的材料。与我同工作的同志对本研巧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。签名：在废日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研充所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可Ｕ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。

4、本人电子文档的内一容和巧质论文的内容相致，允许论文被查阅和语阅，可。除在保密期内的保密论文外Ｗ公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权东南大学研究生院办理。：：＞＾导师緣名：違每：签名巧要抛物面刚幢可展结构的可动性判别与运动过程研巧硕±硏究生：江超指导教师：冯健东南大学摘要近年来，随着航天事业的发展抖及人们对信息需求的不断増加，卫星的信息传输能力的重要性曰益田显。抛、，这对天线结构的口径提出了新的要求物面刚性可展结构凭惜其机构简

5、单精度较高的优点得到了越来越多的应届。本文在总结国内外较接杆系机构研巧成果的基础上，提出了基于体系约束方程的可动性判别方法。体系的约束方程包含了丰富的结构信息，通过吴消元法或者数值解法对其求解，若约束方程有一解且连续。，则体系可动，这也是体系可动的充分必要条件若体系不可动，则通过钓束方程的阶分析巧定体系为无穷小机构或者结构、、。，从而完整地区分了有限机构无穷小结构结构对有限机构进行研巧。，通过约束方程的求解，分析了有限机构的运动分岔现象同时对约束方程求解迭代误差进行监测，发现

6、在运动极值点处求解的迭代误差急剧増加，通过选择较小的迭代步长可Ｗ遥免机构运动至不可行路毎穷小机构是一，。无类特珠的结构体系本文给出了基于时间域的无巧小机构阶次的定义与计算方法一，通过Ｍａｔｌａｂ编程实现，避免了对高次方程的求解，并对些典型的无巧小机构算例进行了计算。分析得到，若体系的无巧小阶次为０，则体系不可动；若体系无巧小阶次大于０，则体系为无穷小机构；若体系阶次无巧大，则体系为有限机构，有限机构可Ｗ看作无穷小机构的特例一。同时巧了无穷小机构刚度随其无巧小阶次变化的趋势，本文研，发

7、现对于同类机构，其无穷小阶次越高，则其结构刚度越弱。当结构的无巧小阶次足够高时，微小的干扰力可Ｗ使结构发生低应力变形是无穷小机构的可动范围，此时机构成为与有限机构相对应的柔顺机，这就构。可Ｗ设计相应的柔顺机构，其工作原理与有限机构类似，但不需额外的稳定装置。基于本文杆系结构的研巧，对抛物面刚性可展结构的运动进行分析。分别给出了常见的Ｈ角形板壳单元与四边形板壳单元的约束方程。同时，通过約束方程全部解的求解考虑结构可能存在的多种运动路径现象。考虑到非线性方程组求全部解的复杂性，本文基

8、于简面体惦山法＋通用全局优化算一法。，采用数学软件ＩｓｔＯｐｔ对约束方程的全部解进斤求解对于机构运动路径不单，给出了増加约一一束、、对称拉制等３巧不同的运动巧径选择方式保证运动路径的唯运增化驱动。最终形成单动路径机构进斤分析ｒｏＥ。，并与运动仿真软件Ｐ校核。通过Ｍ论文的最后对抛物面刚性可展结构进斤了优化和设计ｉｕｒａ折纸模型的优化验证了优化算法的正确性。从体系的自由度数出发，本文的可展结构采用四折痕Ｗ及五折痕的拓乔形式。