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径向肋式索网天线展开过程XPBD建模与动力学仿真分析
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作者 李依龙 寻广彬 吴志刚 《中国科学:物理学、力学、天文学》 北大核心 2025年第9期228-243,共16页
随着对星载天线工作频率和增益指标要求的不断提高,大口径、可展开、高精度的索网天线成为星载天线发展的关键技术.径向肋式可展开索网天线具有形式简单、结构稳定、展开可靠性高等特点,是目前星载天线的主要形式之一.本文提出了一种径... 随着对星载天线工作频率和增益指标要求的不断提高,大口径、可展开、高精度的索网天线成为星载天线发展的关键技术.径向肋式可展开索网天线具有形式简单、结构稳定、展开可靠性高等特点,是目前星载天线的主要形式之一.本文提出了一种径向肋式索网天线反射器结构方案,反射器由张拉索网结构构成反射面,由6根径向肋构成支撑骨架,并通过混合找形找力法设计了6支撑点边界条件下近似等张力的索网预紧力分布方案.为分析反射器通过旋转伸缩径向肋进行展开的复杂动力学过程,基于XPBD(Extended Position-based Dynamics)算法逻辑框架扩展了旋转状态的求解方法,并分别基于非线性悬索模型与Cosserat梁模型设计了用于建立天线动力学模型的约束函数体系,相较于采用四元数建立的算法,本文基于旋转向量建立的算法更简洁高效.首先选择柔索自由摆算例,通过与绝对节点坐标法(Absolute Nodal Coordinate Formulation,ANCF)的计算结果进行对比,结果表明XPBD算法结果准确可靠,且计算效率与ADAMS软件相当.然后对天线展开过程进行动力学仿真,结果表明结构之间的碰撞效应与非线性特征符合物理规律,天线展开过程稳定,展开后索网反射面的型面精度满足设计要求,验证了天线结构和展开机构方案的合理性与有效性. 展开更多
关键词 肋式索网天线 折叠结构 xpbd算法 Cosserat梁 动力学仿真
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