FAST反射面单元在索网变位中的碰撞分析
发布时间：2021-03-31 06:06
500m口径球面射电望远镜采用柔性索网作为反射面支撑结构,反射面单元通过专用机构与索网连接,促动器连接下拉索控制索网,实现主动变位。在变位中,反射面单元要自适应于索网的各种变化,同时避免发生碰撞。为了给变位整体运行提供冗余保障,得出反射面单元碰撞分析基本机理及准则,基于索网与反射面单元的结构关系,将反射面单元的碰撞分析转化为对应主索单元的应力分析。通过设定条件下主索单元应力计算方法,对相关反射面单元碰撞问题进行分析。提出了正常变位情况下判别反射面单元碰撞的基本准则。通过计算变位后主索应力变化,提出分析判断正常变位反射面单元碰撞的方法,并提供了分析算例与结果。一定程度初步说明了正常变位条件下索网及反射面变位的合理性。
【文章来源】：西安电子科技大学学报. 2019,46(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图４反射面单元连接关系１．２基本假定与分析
连接方式根据几何拓扑关系，对于大多数不在索网边缘的主索节点，有６个反射面单元与之关联，反射面单元连接机构布置在刚性圆盘上，与主索节点相连接，也就是有６个连接机构放置在同一个主索节点盘上部的刚性圆盘上。由于连接机构“１”和“２”释放了相应的平动自由度，两个“１”或两个“２”相邻布置容易出现干涉等，“０”、“１”、“２”号连接机构间隔布置的形式被采纳［１５］，反射面单元连接关系如图４所示。连接机构布置示意如图５所示。图４反射面单元连接关系图５连接机构布置示意图１．２基本假定与分析单个反射面单元与主索单元在变位前及设定变位后的关系示意如图６所示。内三角形表示反射面单元，ａ、ｂ、ｃ分别表示从三角形顶点处计算的反射面单元各边长。外三角形表示主索单元，Ａ、Ｂ、Ｃ分别表示三根主索单元的长度。变位前基准态如图６（ａ）所示，对于单个三角形反射面单元，图中Ｌ表示此时与连接机构“０”对应的主索节点编号，Ｌ０表示与连接机构“０”对应的反射面单元三角形顶点处编号，变位后相应的点分别用Ｌ′和Ｌ０′表示。同理，用Ｍ、Ｍ１和Ｎ、Ｎ２分别表示与连接机构“１”和“２”对应的主索节点及反射面单元三角形顶点处编号，变位后相应的点分别用Ｍ′、Ｍ１′和Ｎ′、Ｎ２′表示。ｄ０、ｄ１、ｄ２分别表示与连接机构“０”、“１”、“２”对应的反射面单元三角形三个顶点与主索节点中心投影在０５１西安电子科技大学学报
ｈｔｔｐ：／／ｊｏｕｒｎａｌ．ｘｉｄｉａｎ．ｅｄｕ．ｃｎ／ｘｄｘｂ反射面平面内节点的连线长度。球面基准态下，ｄ０、ｄ１、ｄ２分别位于其相邻两主索夹角的平分线（平分角如图分别为：∠α／２、∠β／２、∠γ／２）在节点盘平面内的投影方向上。图６反射面单元与主索单元变位前及设定变位后关系示意图设定变位，如图６（ｂ）所示，以与连接机构“２”对应的反射面单元顶角切边的中点为圆心做圆，设定变位后，与连接机构“２”对应的主索节点相关联的两根主索单元分别与此圆相切，留有冗余，此时反射面单元与主索单元在反射面平面内的投影处于可能接触状态。若反射面单元越过主索，则可能出现反射面单元相碰风险。在此时的设定情况下进行反射面单元的碰撞分析。为简化分析计算求解过程，忽略影响较小的因素，做出如下假定：①反射面单元刚度较大，不考虑其弹性变形；②主索节点盘盘面基本朝向索网球面法线方向，在运行过程中偏转幅度很小，不考虑主索节点的转动位移；③结构中，连接机构轴向为相邻两主索夹角的平分线在节点盘平面内的投影方向，由于主索节点盘在实际运行过程中偏转幅度不大，可以认为变位后“０”、“１”号连接机构也位于其夹角平分线上［１５］，则上述与“０”、“１”号连接机构对应的ｄ０、ｄ１在变位后也位于其夹角平分线上。１．３碰撞模型基本公式索网作为反射面单元的支撑结构，根据索网与反射面单元的构成关系，球面基准理论状态时，可以认为反射面单元三角形与其关联的主索单元各对应边基本平行，且两者所
【参考文献】：
期刊论文
[1]Commissioning progress of the FAST[J]. Peng Jiang,YouLing Yue,HengQian Gan,Rui Yao,Hui Li,GaoFeng Pan,JingHai Sun,DongJun Yu,HongFei Liu,NingYu Tang,Lei Qian,JiGuang Lu,Jun Yan,Bo Peng,ShuXin Zhang,QiMing Wang,Qi Li,Di Li. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2019(05)
[2]The radiation structure of PSR B2016+28 observed with FAST[J]. JiGuang Lu,Bo Peng,RenXin Xu,Meng Yu,Shi Dai,WeiWei Zhu,Ye-Zhao Yu,Peng Jiang,YouLing Yue,Lin Wang. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2019(05)
[3]Study of three rotating radio transients with FAST[J]. JiGuang Lu,Bo Peng,Kuo Liu,Peng Jiang,YouLing Yue,Meng Yu,Ye-Zhao Yu,FeiFei Kou,Lin Wang. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2019(05)
[4]500m口径射电望远镜索网与面板单元自适应连接机构设计分析[J]. 李庆伟,姜鹏,南仁东. 机械工程学报. 2017(07)
[5]FAST工程建设进展[J]. 南仁东,张海燕,张莹,杨丽,蔡文静,刘娜,谢嘉彤,张蜀新. 天文学报. 2016(06)
[6]基于初始基准态的FAST反射面索网结构性能优化分析研究[J]. 罗斌,郭正兴,王凯,肖全东. 土木工程学报. 2015(12)
[7]FAST索网疲劳评估及高疲劳性能钢索研制[J]. 姜鹏,朱万旭,刘飞,王启明,岳友岭,钱磊,南仁东,朱忠义,郭正兴,黄颖,罗斌. 工程力学. 2015(09)
[8]大型射电望远镜悬挂馈源结构的非线性力学分析[J]. 仇原鹰,陈杰,段宝岩,魏强,彭勃,南仁东. 西安电子科技大学学报. 2000(04)
本文编号：3110936
【文章来源】：西安电子科技大学学报. 2019,46(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图４反射面单元连接关系１．２基本假定与分析
连接方式根据几何拓扑关系，对于大多数不在索网边缘的主索节点，有６个反射面单元与之关联，反射面单元连接机构布置在刚性圆盘上，与主索节点相连接，也就是有６个连接机构放置在同一个主索节点盘上部的刚性圆盘上。由于连接机构“１”和“２”释放了相应的平动自由度，两个“１”或两个“２”相邻布置容易出现干涉等，“０”、“１”、“２”号连接机构间隔布置的形式被采纳［１５］，反射面单元连接关系如图４所示。连接机构布置示意如图５所示。图４反射面单元连接关系图５连接机构布置示意图１．２基本假定与分析单个反射面单元与主索单元在变位前及设定变位后的关系示意如图６所示。内三角形表示反射面单元，ａ、ｂ、ｃ分别表示从三角形顶点处计算的反射面单元各边长。外三角形表示主索单元，Ａ、Ｂ、Ｃ分别表示三根主索单元的长度。变位前基准态如图６（ａ）所示，对于单个三角形反射面单元，图中Ｌ表示此时与连接机构“０”对应的主索节点编号，Ｌ０表示与连接机构“０”对应的反射面单元三角形顶点处编号，变位后相应的点分别用Ｌ′和Ｌ０′表示。同理，用Ｍ、Ｍ１和Ｎ、Ｎ２分别表示与连接机构“１”和“２”对应的主索节点及反射面单元三角形顶点处编号，变位后相应的点分别用Ｍ′、Ｍ１′和Ｎ′、Ｎ２′表示。ｄ０、ｄ１、ｄ２分别表示与连接机构“０”、“１”、“２”对应的反射面单元三角形三个顶点与主索节点中心投影在０５１西安电子科技大学学报
ｈｔｔｐ：／／ｊｏｕｒｎａｌ．ｘｉｄｉａｎ．ｅｄｕ．ｃｎ／ｘｄｘｂ反射面平面内节点的连线长度。球面基准态下，ｄ０、ｄ１、ｄ２分别位于其相邻两主索夹角的平分线（平分角如图分别为：∠α／２、∠β／２、∠γ／２）在节点盘平面内的投影方向上。图６反射面单元与主索单元变位前及设定变位后关系示意图设定变位，如图６（ｂ）所示，以与连接机构“２”对应的反射面单元顶角切边的中点为圆心做圆，设定变位后，与连接机构“２”对应的主索节点相关联的两根主索单元分别与此圆相切，留有冗余，此时反射面单元与主索单元在反射面平面内的投影处于可能接触状态。若反射面单元越过主索，则可能出现反射面单元相碰风险。在此时的设定情况下进行反射面单元的碰撞分析。为简化分析计算求解过程，忽略影响较小的因素，做出如下假定：①反射面单元刚度较大，不考虑其弹性变形；②主索节点盘盘面基本朝向索网球面法线方向，在运行过程中偏转幅度很小，不考虑主索节点的转动位移；③结构中，连接机构轴向为相邻两主索夹角的平分线在节点盘平面内的投影方向，由于主索节点盘在实际运行过程中偏转幅度不大，可以认为变位后“０”、“１”号连接机构也位于其夹角平分线上［１５］，则上述与“０”、“１”号连接机构对应的ｄ０、ｄ１在变位后也位于其夹角平分线上。１．３碰撞模型基本公式索网作为反射面单元的支撑结构，根据索网与反射面单元的构成关系，球面基准理论状态时，可以认为反射面单元三角形与其关联的主索单元各对应边基本平行，且两者所
【参考文献】：
期刊论文
[1]Commissioning progress of the FAST[J]. Peng Jiang,YouLing Yue,HengQian Gan,Rui Yao,Hui Li,GaoFeng Pan,JingHai Sun,DongJun Yu,HongFei Liu,NingYu Tang,Lei Qian,JiGuang Lu,Jun Yan,Bo Peng,ShuXin Zhang,QiMing Wang,Qi Li,Di Li. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2019(05)
[2]The radiation structure of PSR B2016+28 observed with FAST[J]. JiGuang Lu,Bo Peng,RenXin Xu,Meng Yu,Shi Dai,WeiWei Zhu,Ye-Zhao Yu,Peng Jiang,YouLing Yue,Lin Wang. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2019(05)
[3]Study of three rotating radio transients with FAST[J]. JiGuang Lu,Bo Peng,Kuo Liu,Peng Jiang,YouLing Yue,Meng Yu,Ye-Zhao Yu,FeiFei Kou,Lin Wang. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2019(05)
[4]500m口径射电望远镜索网与面板单元自适应连接机构设计分析[J]. 李庆伟,姜鹏,南仁东. 机械工程学报. 2017(07)
[5]FAST工程建设进展[J]. 南仁东,张海燕,张莹,杨丽,蔡文静,刘娜,谢嘉彤,张蜀新. 天文学报. 2016(06)
[6]基于初始基准态的FAST反射面索网结构性能优化分析研究[J]. 罗斌,郭正兴,王凯,肖全东. 土木工程学报. 2015(12)
[7]FAST索网疲劳评估及高疲劳性能钢索研制[J]. 姜鹏,朱万旭,刘飞,王启明,岳友岭,钱磊,南仁东,朱忠义,郭正兴,黄颖,罗斌. 工程力学. 2015(09)
[8]大型射电望远镜悬挂馈源结构的非线性力学分析[J]. 仇原鹰,陈杰,段宝岩,魏强,彭勃,南仁东. 西安电子科技大学学报. 2000(04)
本文编号：3110936
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