单层构架式可展结构平面度分析与测试

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1、第２３卷第４期载人航天Ｖｏｌ．２３Ｎｏ．４２０１７年８月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＡｕｇ．２０１７·柔性结构机构材料、工艺与试验·单层构架式可展结构平面度分析与测试１１２吴明儿，张振昌，关富玲（１．同济大学建筑工程系，上海２０００９２；２．浙江大学空间结构研究中心，杭州３１００５８）摘要：对某弹性元件驱动的单层构架式可展结构的平面度评价指标进行了定义。根据可展结构基本组成单元中构件的相互几何关系，结合ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ法及多元线性回归方法，分析了构件的尺寸和加工误差对可展结构平面度的影响，利用非

2、接触测量方法测试了可展结构模型的平面度。参考平面度分析结果，在可展结构模型Ｉ的基础上减小接头开孔圆心至侧板边缘尺寸并制作模型ＩＩ。经测试，模型ＩＩ的平面度得到改善且满足设计要求，验证了平面度改善方法的可行性。关键词：可展结构；平面度；非接触测量；误差分析中图分类号：Ｖ４２３文献标识码：Ａ文章编号：１６７４-５８２５（２０１７）０４-０５２９-０７ＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆＦｌａｔｎｅｓｓｏｆａＳｉｎｇｌｅ⁃ＬａｙｅｒＤｅｐｌｏｙａｂｌｅＴｒｕｓｓＳｔｒｕｃｔｕｒｅＤｒｉｖｅｎｂｙＥｌ

3、ａｓｔｉｃＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓ１１２ＷＵＭｉｎｇｅｒ，ＺＨＡＮＧＺｈｅｎｃｈａｎｇ，ＧＵＡＮＦｕｌｉｎｇ（１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｐａｃｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００３８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｓｉｎｇｌ

4、ｅ－ｌａｙｅｒｄｅｐｌｏｙａｂｌｅｔｒｕｓｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｒｉｖｅｎｂｙｅｌａｓｔｉｃｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｔｈｅｆｌａｔｎｅｓｓｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｄｅｆｉｎｅｄ．ＴｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｉｍｅｎｓｉｏｎｅｒｒｏｒｏｎｔｈｅｆｌａｔｎｅｓｓｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｂｙｕｓｉｎｇＭｏｎｔｅＣａｒｌｏｍｅｔｈｏｄａｎｄｍｕｌｔｉｐｌｅｌｉｎｅａｒｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎｍｅｔｈ-ｏｄ．ＴｈｅｆｌａｔｎｅｓｓｏｆｄｅｐｌｏｙａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅＭｏｄｅｌＩａｎｄＭｏｄｅｌＩＩｗａｓｍ

5、ｅａｓｕｒｅｄｗｉｔｈａｎｏｎ－ｃｏｎｔａｃｔｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅａｎａｌｙｔｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎｏｆｔｈｅｊｏｉｎｔｈｏｌｅｔｏｔｈｅｓｉｄｅｐａｎｅｌｗａｓａｄｊｕｓｔｅｄｉｎＭｏｄｅｌＩＩ．ＩｔｗａｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｆｌａｔｎｅｓｓｏｆＭｏｄｅｌＩＩｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄａｎｄｃｏｕｌｄｍｅｅｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｆｏｒａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｏｆｄｉｍｅｎｓｉｏｎｔｏｉｍｐｒｏｖ

6、ｅｔｈｅｆｌａｔｎｅｓｓｏｆｔｈｅｄｅｐｌｏｙａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｅｐｌｏｙａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｆｌａｔｎｅｓｓ；ｎｏｎｃｏｎｔａｃｔｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｅｒｒｏｒａｎａｌｙｓｉｓ展其应用范围，因而成为小卫星研究热点之一。１引言可展结构展开状态下表面的形面精度是其所小卫星具有体积小、功能强、研发周期短和使承载的电学或光学元件正常工作的重要保证。目［１］用灵活等诸多优点。自二十世纪八十年代英前对于可展结构形面精度的研究主要集中于充气国提出小卫星

7、研制技术以来，已经有包括美国及薄膜天线和网状可展天线等曲面型可展结构以及欧洲国家在内的数十个国家参与小卫星的技术及太阳帆板等平面型可展结构。对充气薄膜天线的［２］应用开发。我国将小卫星及其应用的发展作形面精度而言，充气气压控制和膜面成形工艺是［３］［４-６］为高新技术领域未来发展的重点。可展结构主要的研究方向；对网状可展天线的形面精度［７-９］以其自身结构特点可大大提升小卫星的功能，扩而言，索网找形是主要研究方向；对太阳帆板收稿日期：２０１７-０１-１８；修回日期：２０１７-０６-２７第一作者：吴明儿，男

8、，博士，教授，研究方向为空间结构设计。Ｅ-ｍａｉｌ：ｗｕｍｉｎｇｅｒ＠ｔｏｎｇｊｉ．ｅｄｕ．ｃｎ５３０载人航天第２３卷［１０］平面度的研究集中在测量方法。本文研究的可展结构为平面型结构，根据其使用特点对展开状态下的平整程度有要求，其平面平整度以平面度表示。本文对平面度进行定义，分析构件尺寸和误差对平面度的影响，并对展开结构模型进行平面度测试。根据分析结果对展开结构尺寸进行调整，以改善可展结构平面度。２可展结构方案本文研究的可展