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考虑桁架变形的可展开天线索网结构多目标优化设计

杜雪林 杜敬利 保宏 倪崇 王飞杰 廉荫虎

杜雪林, 杜敬利, 保宏, 倪崇, 王飞杰, 廉荫虎. 考虑桁架变形的可展开天线索网结构多目标优化设计[J]. 机械科学与技术, 2021, 40(6): 963-968. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200175
引用本文: 杜雪林, 杜敬利, 保宏, 倪崇, 王飞杰, 廉荫虎. 考虑桁架变形的可展开天线索网结构多目标优化设计[J]. 机械科学与技术, 2021, 40(6): 963-968. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200175
DU Xuelin, DU Jingli, BAO Hong, NI Chong, WANG Feijie, LIAN Yinhu. Multi-objective Optimization Design of Cable Net Structure for Deployable Antenna Considering Truss Deformation[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(6): 963-968. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200175
Citation: DU Xuelin, DU Jingli, BAO Hong, NI Chong, WANG Feijie, LIAN Yinhu. Multi-objective Optimization Design of Cable Net Structure for Deployable Antenna Considering Truss Deformation[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(6): 963-968. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200175

考虑桁架变形的可展开天线索网结构多目标优化设计

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200175
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51675398

国家自然科学基金项目 51775401

详细信息
    作者简介:

    杜雪林(1984-), 博士研究生, 研究方向为可展开天线形态优化、多体动力学, du_xuelin@126.com

    通讯作者:

    杜敬利, 教授, 博士生导师, jldu@mail.xidian.edu.cn

  • 中图分类号: V443

Multi-objective Optimization Design of Cable Net Structure for Deployable Antenna Considering Truss Deformation

  • 摘要: 索网结构是可展开天线的重要组成部分,在桁架的支撑下,索网结构的前/后索网和竖向索阵处于张紧状态,形成满足精度要求的工作反射面。本文提出了一种可以考虑桁架变形的索网形态设计方法。首先,基于索网结构的平衡矩阵奇异值分解,约束索段张力并以索力均匀为目标,通过优化求解找到一组最优预张力。将索网挂接在桁架上,以索段的预张力和前索网节点的位置增量为设计变量,以直接与桁架连接索段的张力改变量的均方根值,索段预张力均匀性和反射面形面精度为目标,约束索段张力和节点位置增量的取值范围,建立了索网结构多目标优化模型。最后通过相应算例,验证了方法的正确性。
  • 图  1  周边桁架可展开天线模型

    图  2  索网的结构形式

    图  3  内部索网划分为C_outer和C_inner两部分

    图  4  1/6索网结构拓扑图

    图  5  1/6索网结构索段张力分布

    图  6  天线的变形图

    图  7  优化后的1/6索网结构索段张力分布

    图  8  优化后的天线变形图

    表  1  天线组成部件的设计参数

    参数 索网部分 桁架部分
    材料 芳纶 碳纤维空心圆管
    弹性模量/GPa 24 230
    泊松比 0.3 0.3
    密度/(kg·m-3) 1 685 1 800
    半径/mm 0.5 外径14/内径12
    前网面焦距/m 2.812 5 -
    后网面焦距/m 5.625 -
    垂跨比[15] 0.1 -
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  • 收稿日期:  2019-10-14
  • 刊出日期:  2021-06-01

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