[发明专利]一种网状可展开天线展开过程索力分析方法

摘要

本发明提供了一种网状可展开天线展开过程索力分析方法，其主要步骤包括选择网状可展开天线周边桁架单元个数和几何参数、索网的材料参数D、几何参数S、索网拓扑结构、展开过程离散的工况数M；计算桁架与索网连接点位置随着展开角变化的运动轨迹；计算各个工况下各索单元的受力情况；拟合索网对边界连接点的作用力随着展开角的变化曲线F(θ)；最后将变化的索网作用力作为载荷代入柔性多体动力学模型，进行动力学分析。本发明将天线的展开过程看成一系列离散的受荷机构平衡形态，研究每个平衡形态的张力分布，准确得到展开过程索力变化曲线，基于柔性多体系统动力学建模与分析，为地面工程实现索网张力对展开过程的影响机理分析提供有效支撑。

主权项

一种网状可展开天线展开过程索力分析方法，其特征是：包括如下步骤：步骤101：选择网状可展开天线周边桁架单元个数N、桁架单元横杆2长度L1、桁架单元竖杆1长度L2、索网的材料参数D、几何参数S、索网拓扑结构、确定展开过程离散的工况数M；当网状可展开天线周边桁架单元个数为N时，则桁架与索网连接点个数为2N；步骤102：计算网状可展开天线周边桁架与索网连接点位置随着展开角θ＝{θj}变化的运动轨迹，其中θj∈[0,90]，j＝1,2,···,M；步骤103：读取步骤102得到的索网连接点位置分别建立重力作用下的索网悬链线有限元模型，得到各个工况下各索单元的受力情况；步骤104：基于最小二乘法，拟合索网对边界连接点的作用力随着展开角θj的变化曲线F(θ)；步骤105：将变化的索网作用力作为载荷加到每个边界连接点，代入柔性多体动力学模型，进行动力学分析，即可得到在索张力影响下展开过程中天线任一节点的位移、速度及加速度情况；所述步骤103，包括如下步骤：步骤301：读取步骤102得到的各工况下索网连接点位置作为边界节点位置；步骤302：根据边界节点位置和索段数X，通过差分计算，设置索网中间自由节点位置的初始值；步骤303：建立在重力作用下的悬链线索网模型，计算索网系统中各索段节点力步骤304：读取步骤101中给定的索网拓扑关系及步骤303得到的各个索段的节点力将具有相同节点号的节点力进行相加，求得节点合力F合＝[Fx Fy Fz]T，其中Fx为x方向的合力，Fy为y方向的合力，Fz为z方向的合力；步骤305：判断任一自由节点所受合力F合是否满足平衡条件：F合＝0，如满足，转到步骤307；如果不满足，转到步骤306；步骤306：根据当前结构自由节点所受合力F合和松弛索网的刚度矩阵K，通过[K]{Δu}＝{Δλ}计算位移调整量{Δu}，其中{Δλ}为一小量，且方向与F合相同，更新自由节点位置Pfree＝Pfree+{Δu}，转到步骤303；步骤307：输出各工况下的索网形态、各索单元的张力以及边界连接点的受力