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空间薄膜阵面预应力及结构特性分析

作　者: 胡宇
导　师: 董石麟；陈务军
学　校: 上海交通大学
专　业: 土木工程
关键词: 空间薄膜阵面预应力分析模态分析褶皱分析模态试验初始缺陷激光测振平面度
分类号: TU38
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

空间薄膜具有轻质、抗振性好等优点,可用于研制深空探索太阳帆、薄膜天线等航天器。空间薄膜阵面刚度主要决定于边缘几何线型和预应力。预应力分析是薄膜结构分析基础,预应力导入效应及其影响分析是薄膜结构预应力研究重要内容。本文针对大型空间薄膜阵面研究对象,开展薄膜阵面预应力分析、刚度影响因素、振动模态试验、褶皱分析等研究。本文以39066mm? 9894mm空间薄膜阵面结构为数值分析对象,对该结构各部分及整体进行模态分析,研究阵面结构合理方案,研究空间薄膜阵面结构模态及结构特征分析。为了指导工程实践,研究了薄膜阵面结构刚度影响因素。分别考虑薄膜阵面面密度、预应力影响。在面密度分别为150 g/m2、200 g/m2、200 g/m2时,预应力分别为18 psi、25 psi、50 psi,其对应基频增大23.1%、22.2%、18.9%;在相同预应力而对应三种面密度,基频降低11.5%、9.1%、14.8%。可见预应力变化比面密度变化对基频有更大影响。在对该空间薄膜阵面刚度数值模拟之后,需要薄膜结构模态试验验证。采用25 ?m Mylar薄膜,设计制作了边缘为圆曲线、矢跨比为210,平面尺寸为325 ? 445mm的阵面模型,应用航天805所研制张力机构实现膜面张力加载,采用激光测振分析仪进行了模态试验辨识,并与数值模拟结果对比。试验结果表明,试验膜面振型与数值模拟结果基本吻合,但对应频率有较大差异。以空间薄膜阵面结构预应力膜面为对象,研究大型薄膜阵面褶皱行为特征,分析了阵面几何、预应力、初始缺陷、非均匀节点张力等对薄膜褶皱的影响。论文最后对本文的研究成果进行了总结,并指出了今后的研究方向。

空间薄膜阵面预应力及结构特性分析

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