伞状可展开天线系统的结构设计及力学特性分析

发布时间：2017-10-11 07:00

  本文关键词：伞状可展开天线系统的结构设计及力学特性分析

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【摘要】：伞状可展开天线系统结合了可展天线和天线罩两大技术领域,是一种全新的天线一天线罩结构形式。近几十年中,国内外天线技术不断发展,天线罩作为天线的外围护结构受到天线发展的推动也不断进步。伞状可展开天线系统以一种创新的结构体系形式将可展天线和外围护天线罩结合在一起,结构在展开状态可以正常工作,收拢之后可便于贮藏运输。伞状可展开天线系统的可展开、可折叠、可移动、质量轻、电磁性能好、适用范围广等优势,使其具有较大的发展前景以及研究价值。本文围绕伞状可展开天线系统的结构机构设计、受力分析和试验研究,主要包括伞状可展开天线系统的结构方案设计、反射索网的预应力优化分析、平均风荷载作用下的结构受力分析、脉动风荷载的模拟、脉动风荷载作用下的结构风振响应、天线肋管的复合材料理论研究和试验分析。首先,依据伞状可展开天线系统的工作原理设计出各主要部件以及各部件的构件组成。将各部件进行组装,形成天线系统的整体结构,介绍天线系统的展开和收拢过程。其次,建立伞状可展开天线的有限元整体模型,分析反射索网在预应力和重力作用下的变形规律,确定合理的索网初始预应力值。计算结构的体型系数,确定平均风荷载,对结构在平均风荷载作用下的应力和变形进行分析。再次,引入脉动风荷载理论,编制程序模拟伞状可展开天线系统所承受的脉动风荷载。采用时域法分析方法对脉动风荷载作用下的结构动力响应进行分析。最后,根据复合材料力学理论,将层合板的强度计算公式进行简化和推导,得出由正交各向异性层按特殊铺层方式铺设而成的层合板的等效弹性模量的计算方法。以碳纤维增强复合材料天线肋管为对象,将其试验所测得的弹性模量与其理论计算的等效弹性模量进行比较,验证理论推导计算的正确性。
【关键词】：伞状可展开天线 反射索网 预应力分析 平均风荷载 脉动风荷载 风速时程曲线 风振响应 等效弹性模量 碳纤维增强复合材料 天线肋管
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V443.4;V414
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-11
• 符号列表11-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 可展开天线的发展和研究现状14-16
• 1.1.1 国外可展开天线研究现状15-16
• 1.1.2 国内可展开天线研究现状16
• 1.2 天线罩的发展和研究现状16-20
• 1.2.1 国外天线罩研究现状17-19
• 1.2.2 国内天线罩研究现状19-20
• 1.3 本文研究背景和意义20-21
• 1.4 本文主要研究内容21-22
• 第二章 伞状可展开天线系统的方案设计22-33
• 2.1 引言22
• 2.2 伞状可展开天线的系统组成22-26
• 2.2.1 支撑底座和固面反射器23
• 2.2.2 可展部件23-24
• 2.2.3 驱动部件24-25
• 2.2.4 反射索网和天线罩部件25-26
• 2.2.5 其他部件26
• 2.3 伞状可展开天线系统方案设计26-29
• 2.4 伞状可展开天线系统的展开和收拢29-31
• 2.5 本章小结31-33
• 第三章 伞状可展开天线系统的受力分析33-61
• 3.1 引言33-34
• 3.2 有限元建模与求解34-38
• 3.2.1 有限元模型34-36
• 3.2.2 材料参数36-37
• 3.2.3 有限元求解37-38
• 3.3 反射索网受预应力和重力的作用分析38-42
• 3.3.1 反射索网在预应力作用下变形分析38-41
• 3.3.2 反射索网在预应力和重力作用下变形分析41-42
• 3.4 伞状可展开天线系统的体型系数和平均风载荷情况42-45
• 3.4.1 体型系数计算42-45
• 3.4.2 平均风荷载45
• 3.5 伞状可展开天线系统平均风荷载作用分析45-59
• 3.5.1 正风荷载作用分析46-52
• 3.5.2 反风荷载作用分析52-59
• 3.6 本章小结59-61
• 第四章 伞状可展开天线系统风振分析61-81
• 4.1 引言61-62
• 4.2 脉动风荷载模拟62-65
• 4.2.1 脉动风的基本特征62
• 4.2.2 脉动风速功率谱62-63
• 4.2.3 脉动风的空间相关性63
• 4.2.4 风速时程的模拟63-65
• 4.3 伞状可展开天线系统风振分析65-79
• 4.3.1 风速度时程曲线66-67
• 4.3.2 正风脉动风荷载作用分析67-73
• 4.3.3 反风脉动风荷载作用分析73-79
• 4.4 本章小结79-81
• 第五章 碳纤维增强复合材料天线肋的简化计算及试验分析81-93
• 5.1 引言81
• 5.2 碳纤维增强复合材料天线肋管的弹性模量计算及其简化81-87
• 5.2.1 复合材料力学基本理论82-86
• 5.2.2 公式简化及推导86-87
• 5.3 碳纤维增强复合材料天线肋管等效模量计算87-88
• 5.4 碳纤维增强复合材料天线肋管试验分析88-92
• 5.4.1 试验条件与过程88-89
• 5.4.2 试验结果分析89-92
• 5.5 本章小结92-93
• 第六章 结论与展望93-96
• 6.1 本文主要工作与结论93-94
• 6.2 展望94-96
• 参考文献96-101
• 致谢101-102
• 攻读学位期间发表的学术论文102

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 庄南征;闭业波;张啸天;;雷达天线罩电性能设计和结构设计分析[A];第十八届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2010年

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本文编号：1011102