双环可展桁架结构动力学分析与试验研究 被引量：13

1

作者 关富玲 戴璐 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1605-1610,1646,共7页

基于广义逆矩阵方法分析双环可展桁架的运动过程,通过数值仿真,得出双环可展桁架在展开过程中的各个状态.经过对比分析可知,对于大口径天线,双环可展桁架的刚度可以比同口径单环可展桁架明显增加.利用上述仿真程序输出的几何模型,进一步... 基于广义逆矩阵方法分析双环可展桁架的运动过程,通过数值仿真,得出双环可展桁架在展开过程中的各个状态.经过对比分析可知,对于大口径天线,双环可展桁架的刚度可以比同口径单环可展桁架明显增加.利用上述仿真程序输出的几何模型,进一步对50m双环可展桁架原型建立有限元模型,并进行展开过程中各状态的振动模态分析.对2m天线试验样机采取悬挂法消除重力影响并进行振动模态试验,且将其与有限元计算结果对比,结果表明两者的频率较为接近,验证了有限元动力学分析的正确性. 展开更多

关键词 空间可展桁架结构 双环可展桁架 广义逆 模态分析

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空间可展桁架结构动力学分析 被引量：28

2

作者 赵孟良 吴开成 关富玲 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期1669-1674,共6页

采用广义逆矩阵方法分析空间可展桁架结构的运动过程.以笛卡尔坐标系下节点的自然坐标为未知量,建立桁架结构展开过程的动力学基本方程,将约束方程嵌入动力学方程,导出一组不含乘子且方程数目等于结构自由度数的动力学方程.采用主动校... 采用广义逆矩阵方法分析空间可展桁架结构的运动过程.以笛卡尔坐标系下节点的自然坐标为未知量,建立桁架结构展开过程的动力学基本方程,将约束方程嵌入动力学方程,导出一组不含乘子且方程数目等于结构自由度数的动力学方程.采用主动校正法对数值分析的约束违约进行了修正.提出了一种切实有效的数学算法构造了约束方程及其雅可比矩阵,实时地模拟了结构收纳过程的约束条件.自行编制的仿真程序算例证明了该分析方法的正确性. 展开更多

关键词 空间可展桁架结构 广义逆 主动校正 约束方程 动力学分析

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可展桁架运动过程动力学模拟 被引量：8

3

作者 余永辉 关富玲 陈向阳 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期197-201,共5页

针对可展桁架运动过程分析的算法已经被提出。本文在已有算法的基础上,着重对违约的修正、约束雅可比矩阵的生成、雅可比矩阵的Moore-Penrose广义逆计算进行推导和修正,进一步完善用广义逆方法求解可展桁架运动过程的动力学仿真算法。... 针对可展桁架运动过程分析的算法已经被提出。本文在已有算法的基础上,着重对违约的修正、约束雅可比矩阵的生成、雅可比矩阵的Moore-Penrose广义逆计算进行推导和修正,进一步完善用广义逆方法求解可展桁架运动过程的动力学仿真算法。算例说明了算法的有效性。 展开更多

关键词 可展桁架 数值分析 违约修正 雅可比矩阵 广义逆

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基于结构解析模型法可展桁架天线结构初步设计 被引量：5

4

作者 杨玉龙 关富玲 +1 位作者 侯国勇 张京街 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第16期1969-1973,共5页

为解决可展桁架天线结构初步设计的复杂性问题,从系统工程角度,以结构设计的技术指标和全部构件集合为系统要素,基于结构解析模型法,分析各要素的相互约束关系,得到系统递阶结构模型图,根据要素间的递阶关系,建立设计变量和结构构件的... 为解决可展桁架天线结构初步设计的复杂性问题,从系统工程角度,以结构设计的技术指标和全部构件集合为系统要素,基于结构解析模型法,分析各要素的相互约束关系,得到系统递阶结构模型图,根据要素间的递阶关系,建立设计变量和结构构件的状态方程,指导结构各构件的设计,使得设计过程变得有效可控。设计了一个四面体单元可展桁架抛物面天线,并制作了1∶1结构试验模型。 展开更多

关键词 可展桁架天线 四面体单元 结构解析模型 结构设计

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可展桁架天线热-结构耦合分析 被引量：6

5

作者 张惠峰 关富玲 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期2320-2325,共6页

利用热传导-辐射理论建立方程,同时引入可展桁架天线所处的轨道条件,计算出可展桁架抛物面天线在轨运行时不同时刻的温度场;考虑结构非线性,建立结构热变形计算方程,并将热分析与结构分析进行耦合.利用Fortran语言,编制基于上述理论的... 利用热传导-辐射理论建立方程,同时引入可展桁架天线所处的轨道条件,计算出可展桁架抛物面天线在轨运行时不同时刻的温度场;考虑结构非线性,建立结构热变形计算方程,并将热分析与结构分析进行耦合.利用Fortran语言,编制基于上述理论的有限元程序,计算出可展桁架天线在轨运行时不同时刻天线的温度场和热变形,以及不同时刻反射面的形面误差均方根(RMS).采用热-结构耦合分析方法对算例的分析表明,该方法可实现可展桁架天线从热分析到结构分析的直接转化和耦合,可用于指导可展桁架天线的结构设计和热控制设计. 展开更多

关键词 可展桁架天线 热分析 结构分析 结构耦合

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双环可展桁架结构模型柔性张力索网设计与分析 被引量：4

6

作者 吴明儿 张天昊 +1 位作者 徐遗威 关富玲 《载人航天》 CSCD 2016年第1期99-103,共5页

由于采用双环可展桁架结构可以有效改善结构刚度,实现更大的天线口径,故在已有双环可展桁架结构基础上,基于柔性张力索网成型原理设计可展天线反射面柔性张力索网,利用有限元数值分析方法对两种索网进行找形分析。制作2m口径双环可展桁... 由于采用双环可展桁架结构可以有效改善结构刚度,实现更大的天线口径,故在已有双环可展桁架结构基础上,基于柔性张力索网成型原理设计可展天线反射面柔性张力索网,利用有限元数值分析方法对两种索网进行找形分析。制作2m口径双环可展桁架结构模型。在双环可展桁架结构模型上安装柔性张力索网,通过对拉索施加预应力将索网张拉成型。运用非接触测量系统对成形后索网节点坐标进行测量,将测量所得结果与数值分析所得结果进行比较分析,考察了柔性张力索网的型面精度。结果表明该张力索网可实现张紧成型,索网节点坐标测试值与设计值较为吻合,可为此类可展天线的设计提供参考。 展开更多

关键词 可展结构 双环可展桁架 找形分析 柔性张力索网 非接触摄影测量

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可展桁架天线在轨运行中温度场分析 被引量：5

7

作者 张惠峰 关富玲 侯国勇 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期567-572,共6页

利用热传导辐射理论,并引入天线所处的轨道条件。可计算可展桁架抛物面天线在轨运行时不同时刻的温度场.利用Fortran语言,编制了基于上述理论的有限元程序,可计算各种轨道条件下不同时刻天线的温度场.还可用于指导天线的热变形分析和热... 利用热传导辐射理论,并引入天线所处的轨道条件。可计算可展桁架抛物面天线在轨运行时不同时刻的温度场.利用Fortran语言,编制了基于上述理论的有限元程序,可计算各种轨道条件下不同时刻天线的温度场.还可用于指导天线的热变形分析和热控制设计. 展开更多

关键词 可展桁架天线 温度场 轨道

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一类空间可展桁架结构的几何协调性分析 被引量：2

8

作者 岳建如 关富玲 胡其彪 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第4期15-21,共7页

提出了一种空间可展桁架结构 ,它由六面体基本单元组成 ,这种空间可展桁架结构的空间几何关系在展开和收拢状态时比较复杂 ,文中详细分析了它的几何协调性 ,并给出了可伸缩杆件的位置和长度计算的方式 ,并根据这种可展桁架结构的构成原... 提出了一种空间可展桁架结构 ,它由六面体基本单元组成 ,这种空间可展桁架结构的空间几何关系在展开和收拢状态时比较复杂 ,文中详细分析了它的几何协调性 ,并给出了可伸缩杆件的位置和长度计算的方式 ,并根据这种可展桁架结构的构成原理 ,设计和制作了一个切割旋转抛物面可展桁架结构模型 ,给出了它的几何协调性分析结果。 展开更多

关键词 可展桁架结构 几何协调性分析 六面体单元 杆件闭环结构

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空间含铰可展桁架结构的非线性动力学建模与分析 被引量：7

9

作者 张静 郭宏伟 +1 位作者 刘荣强 邓宗全 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期113-119,126,共8页

综合考虑间隙、非线性刚度、摩擦及碰撞阻尼,建立了铰链等效模型,并基于该等效模型建立了含铰可展桁架结构动力学模型。根据铰链的变拓扑结构特点,提出了适用于解决时变非线性动力学问题的附加力方法,对多自由度平面和空间可展桁架进行... 综合考虑间隙、非线性刚度、摩擦及碰撞阻尼,建立了铰链等效模型,并基于该等效模型建立了含铰可展桁架结构动力学模型。根据铰链的变拓扑结构特点,提出了适用于解决时变非线性动力学问题的附加力方法,对多自由度平面和空间可展桁架进行了动力学仿真,得到了可展桁架的动力学响应。通过设置不同铰链参数和外部激振条件,分析了不同间隙、激振力、摩擦力对含铰可展桁架频率和幅值的影响,结果表明:间隙和激振力增大可导致桁架固有频率降低,响应幅值增大;摩擦力增大可提高桁架的固有频率。多单元桁架伸展臂的动力学试验结果验证了文中建立的含铰可展桁架动力学模型的正确性。 展开更多

关键词 可展桁架结构 间隙铰 非线性动力学 建模

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含铰可展桁架结构非线性模型修正方法研究 被引量：6

10

作者 宋正华 姜东 +2 位作者 曹芝腑 韩晓林 费庆国 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期21-26,共6页

提出了采用模式搜索法修正含铰桁架中铰链非线性刚度的方法。首先根据描述函数法建立了非线性桁架的动力学模型,假设铰链力学特性呈立方非线性,采用谐波平衡法对桁架结构进行动力学响应分析。在此基础上,以试验和计算频响函数之间的残... 提出了采用模式搜索法修正含铰桁架中铰链非线性刚度的方法。首先根据描述函数法建立了非线性桁架的动力学模型,假设铰链力学特性呈立方非线性,采用谐波平衡法对桁架结构进行动力学响应分析。在此基础上,以试验和计算频响函数之间的残差最小为目标函数,利用模式搜索法进行铰链非线性刚度修正。以含铰悬臂梁和单跨平面桁架为研究对象,开展仿真研究。在无噪声情况下,对非线性刚度的初始误差分别为15%和50%两种情况,选取合理的迭代步长和收敛准则,能够得到较好的修正结果;当考虑信噪比分别为0.5%,1%和2%时,修正结果误差分别为0.2%,2.2%,2.2%;当考虑多修正参数时,修正后非线性刚度的误差分别为1.9%和0.7%。结果表明,提出的非线性结构模型修正方法,可以对非线性结构的动力学参数进行修正,该方法具有较高的精度和一定的抗噪能力。 展开更多

关键词 铰链 可展桁架 频响函数 非线性 模型修正

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织物复合材料空间可展桁架模态试验与分析 被引量：4

11

作者 张祎贝 高冀峰 +4 位作者 陈务军 张大旭 房光强 曹争利 彭福军 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第17期155-160,共6页

航天器正朝着大型化、轻量化和模块化的方向发展。由织物复合材料制成的空间可展桁架结构,作为航天器的组成结构有广泛的应用前景。以一个由织物复合材料制成的空间可展桁架结构为研究对象,开展了微重力环境下的模态试验和仿真分析。结... 航天器正朝着大型化、轻量化和模块化的方向发展。由织物复合材料制成的空间可展桁架结构,作为航天器的组成结构有广泛的应用前景。以一个由织物复合材料制成的空间可展桁架结构为研究对象,开展了微重力环境下的模态试验和仿真分析。结构主要由空心圆管、三角形隔板和斜加劲索组成。模态试验采用气动-电磁悬挂系统实现结构重力卸载,模拟微重力环境。仿真分析中,空心圆管由织物复合材料构成,假设为正交各向异性材料结构;三角形隔板由铺层复合材料构成,假设为各向同性材料结构;考虑斜加劲索的预应力对结构刚度及斜加劲索自身有效弹性模量的影响。最终得到的仿真结果与试验对应关系良好,对大型预应力空间可展桁架研究具有参考价值。 展开更多

关键词 织物复合材料 空间可展桁架 微重力模态试验 预应力 非线性加劲索

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重复折叠后SMPC可展桁架阵面天线模态试验与分析 被引量：1

12

作者 王晓情 杨天洋 +6 位作者 张祎贝 高冀峰 陈务军 房光强 谢超 曹争利 马嘉 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期306-311,共6页

形状记忆复合材料(shape memory polymer composite, SMPC)是一种在航天领域具有广阔应用前景的智能材料。以重复折叠展开形状记忆历程后的五节SMPC可展桁架阵面天线为对象,进行自由状态下模态试验,通过模态参数识别得到自振频率和振型... 形状记忆复合材料(shape memory polymer composite, SMPC)是一种在航天领域具有广阔应用前景的智能材料。以重复折叠展开形状记忆历程后的五节SMPC可展桁架阵面天线为对象,进行自由状态下模态试验,通过模态参数识别得到自振频率和振型,研究了预应力索和阵面板对桁架模态的影响。结果表明,预应力索可提高桁架的整体刚度,并且提高了沿纵向的抗剪能力,而阵面板可提高桁架的扭转刚度。建立了考虑空气对阵面影响的声固耦合(acoustic structure interaction, ASI)有限元模型,进行五节SMPC可展桁架阵面天线模态分析,其结果与模态试验吻合,表明仿真分析方法准确。 展开更多

关键词 模态试验 形状记忆效应 可展桁架天线 声固耦合(ASI)

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可展桁架结构展开过程分析 被引量：3

13

作者 陈向阳 关富玲 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第2期52-55,共4页

提出了一种分析构架式结构展开过程的有效算法。基于含多余广义坐标的动力学普遍方程 ,利用约束雅可比矩阵的零空间基引入一组准速率 ,得到独立的展开过程分析的动力学微分方程。为提高展开模拟的数值精度 ,文中提出了一种控制展开过程... 提出了一种分析构架式结构展开过程的有效算法。基于含多余广义坐标的动力学普遍方程 ,利用约束雅可比矩阵的零空间基引入一组准速率 ,得到独立的展开过程分析的动力学微分方程。为提高展开模拟的数值精度 ,文中提出了一种控制展开过程几何违约、速度违约和能量违约的数值稳定算法。该算法求解效率高 ,能和任意数值积分方法结合使用 。 展开更多

关键词 可展桁架结构 展开模拟 约束稳定性 几何违约 航天结构

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五面体可展桁架单元展开特性分析 被引量：8

14

作者 彭笑雨 林成新 +2 位作者 姚旗 杨东升 田昀 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期72-81,共10页

为满足大型空间桁架结构太空在轨装配的需要,根据五面体可展桁架单元可以组合成多种类桁架结构的特点,设计了一种五面体可展桁架单元,发射到太空后用于桁架结构的组装。为分析五面体可展桁架单元的运动特性,利用螺旋理论对该五面体可展... 为满足大型空间桁架结构太空在轨装配的需要,根据五面体可展桁架单元可以组合成多种类桁架结构的特点,设计了一种五面体可展桁架单元,发射到太空后用于桁架结构的组装。为分析五面体可展桁架单元的运动特性,利用螺旋理论对该五面体可展桁架单元进行了自由度分析;采用了D-H坐标变换方法对该五面体可展桁架单元进行了运动学分析,并推导了展开过程的运动学方程;采用拉格朗日法对五面体可展桁架单元进行了动力学分析,给出了展开过程的动力学方程。分析结果表明,该五面体可展桁架单元展开过程中自由度为1;推导的运动学公式曲线结果与Adams仿真软件的仿真结果高度吻合,能很好地描述该结构的展开运动过程;增大扭簧的刚度对展开的运动参数变化趋势没有明显影响;节点的加速度不仅与扭簧的驱动力有关,还和节点位置和速度有关。在展开后期,节点位置和节点速度对节点加速度的影响比较明显。 展开更多

关键词 五面体可展桁架单元 自由度 运动学 螺旋理论 动力学

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可展桁架展开过程模拟的违约校正 被引量：1

15

作者 陈向阳 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第1期74-77,共4页

在 Yoon等学者的基础上 ,利用泰勒级数和 Moore-Penrose广义逆对主动校正法进行了深入、清晰的阐述 ,并针对可展桁架结构展开模拟所遇到的完整定常约束 ,发展了一种简单实用且精度较高的能量和速度违约校正方法。

关键词 展开模拟 多刚体动力学 违约校正算法 可展桁架结构 泰勒级数

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变拓扑空间可展桁架多体系统动力学建模与分析 被引量：3

16

作者 黄泽兵 刘锦阳 +1 位作者 袁婷婷 侯鹏 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第14期170-179,共10页

随着空间折叠式桁架可展长度的增大与结构的复杂化,对空间大型展开机构动力学分析的计算规模逐渐增大。为了减少系统的广义坐标个数,该研究取铰的相对坐标为系统的广义坐标,基于单向递推组集方法建立太空望远镜桁架展开过程的动力学模... 随着空间折叠式桁架可展长度的增大与结构的复杂化,对空间大型展开机构动力学分析的计算规模逐渐增大。为了减少系统的广义坐标个数,该研究取铰的相对坐标为系统的广义坐标,基于单向递推组集方法建立太空望远镜桁架展开过程的动力学模型。利用Jourdain速度变分原理建立了各柔性部件的动力学变分方程,根据各柔性部件之间的运动学递推关系,并引入切断铰的约束方程,建立了柔性多体系统的刚-柔耦合动力学方程。针对柔性部件展开锁定时容易出现的数值计算问题,提出了在缓冲减速的基础上施加相对角约束的变拓扑方法。基于动力学模型对11节桁架单元的太空望远镜桁架展开过程进行数值仿真。为了进一步缩减计算规模,根据系统结构的对称性和纵向载荷分布的均匀性,将多个桁架和主镜组成的多体系统简化为单个桁架与主镜的一部分组成的系统进行数值仿真。将单个桁架系统展开过程的数值仿真结果与多个桁架系统的仿真结果进行对比,验证了简化动力学模型的准确性和有效性。在此基础上进一步对30节桁架单元的桁架展开过程进行数值仿真,通过对比柔性桁架与刚性桁架在展开和碰撞锁定过程中仿真结果的差异,分析了弹性变形对系统动力学特性的影响。 展开更多

关键词 变拓扑 可展空间桁架 柔性多体系统 单向递推 展开动力学

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单双环可展天线桁架对比分析 被引量：4

17

作者 戴璐 关富玲 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期814-818,共5页

针对大口径和超大口径天线的刚度随其口径增大逐渐减弱的问题,该文设计了双环可展开天线桁架机构。分析了该机构的基本展开单元和机理,推导了可展开条件公式。在单环基础上,推导出双环可展桁架的约束方程;基于广义逆矩阵方法建立双环可... 针对大口径和超大口径天线的刚度随其口径增大逐渐减弱的问题,该文设计了双环可展开天线桁架机构。分析了该机构的基本展开单元和机理,推导了可展开条件公式。在单环基础上,推导出双环可展桁架的约束方程;基于广义逆矩阵方法建立双环可展桁架的运动学基本方程,并进行双环可展桁架的运动学仿真。将同口径下单环和双环可展开天线桁架进行动力学对比分析,发现双环可展桁架的刚度比同口径单环可展桁架明显增强。采用设计制作的2 m原理样机缩比模型验证了双环可展开天线桁架的可展开性,对2m模型进行的动力学测试验证了分析结果的正确性。 展开更多

关键词 可展桁架 双环 广义逆 运动学 动力学

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环形桁架可展天线抛物面索网的预拉力优化 被引量：13

18

作者 李刚 关富玲 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期1557-1560,1643,共5页

针对环形桁架可展天线抛物面索网预拉力配置问题,提出了一种寻找预拉力最优配置的方法,该方法基于抛物面索网结构的平衡矩阵奇异值分解,采用含线性不等式约束及线性等式约束的线性规划方法,寻找抛物面索网最优预拉力配置,并对抛物面索... 针对环形桁架可展天线抛物面索网预拉力配置问题,提出了一种寻找预拉力最优配置的方法,该方法基于抛物面索网结构的平衡矩阵奇异值分解,采用含线性不等式约束及线性等式约束的线性规划方法,寻找抛物面索网最优预拉力配置,并对抛物面索网结构平衡矩阵的形成、奇异值分解、线性约束优化方法的数学模型、约束矩阵的集成等关键技术进行了详细的推导说明,同时,根据理论推导编写了相应的程序,对环形桁架可展天线的3种常用抛物面索网布置形式进行了算例分析,采用非线性有限元法对分析结果进行了验证,证明了该方法的正确性. 展开更多

关键词 环形桁架可展天线 索网结构平衡矩阵 奇异值分解 线性约束优化 约束矩阵

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基于Kriging模型的环形桁架可展天线结构参数优化方法 被引量：1

19

作者 何星星 廖瑛 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期111-115,共5页

针对传统结构动力学优化过程中求解效率较低的问题,以环形桁架可展天线结构参数优化为研究背景,在环形桁架可展天线结构的参数变量空间中,以试验设计方法选取样本点,通过有限元方法得到各个样本点的第一阶固有频率、固定载荷最大变形等... 针对传统结构动力学优化过程中求解效率较低的问题,以环形桁架可展天线结构参数优化为研究背景,在环形桁架可展天线结构的参数变量空间中,以试验设计方法选取样本点,通过有限元方法得到各个样本点的第一阶固有频率、固定载荷最大变形等响应值,利用样本点和响应值的关系建立Kriging近似模型进行优化算法的寻优,得到满足所有约束条件的最优解。结果表明,所得到的环形桁架可展天线第一阶固有频率、固定载荷最大变形的响应面呈现比较明显的非线性关系,基于Kriging模型的结构优化方法能比较准确地对环形桁架可展天线进行寻优设计。 展开更多

关键词 KRIGING模型 环形桁架可展天线 参数优化 试验设计 遗传算法

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一种平面天线可折叠变胞机构的设计分析研究 被引量：3

20

作者 李波 陆建兰 +2 位作者 黄利强 苗军 王治易 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第S01期33-40,共8页

将变胞概念引入可展机构设计,提出了一种多构态可展支撑桁架及时序可控的分步锁定方式。利用拓扑理论建立了可展桁架全构态变换的拓扑图及相对应的邻接矩阵,对自由度变化过程进行了详细描述,探讨了工作周期内机构的演变规律,并以可展桁... 将变胞概念引入可展机构设计,提出了一种多构态可展支撑桁架及时序可控的分步锁定方式。利用拓扑理论建立了可展桁架全构态变换的拓扑图及相对应的邻接矩阵,对自由度变化过程进行了详细描述,探讨了工作周期内机构的演变规律,并以可展桁架的运动轨迹最小化和展开冲击最小化进行了展开时序优化和动力学数值仿真,通过了样机试验验证。结果表明:该可展支撑桁架是一种四构态的多连杆变胞机构,铰链按照锁定时序由折叠构型实现分步展开,优化后的变胞型式具有运动包络小、运行平稳,易于装调的优点。 展开更多

关键词 可展桁架 变胞机构 时序优化 构态变换 变自由度

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