《空間薄膜天線陣面結構的熱致效應理論研究與仿真分析》是依託同濟大學，由張淑傑擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：空間薄膜天線陣面結構的熱致效應理論研究與仿真分析
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張淑傑
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著航天領域高解析度觀測的需求，質量輕、收攏比大的大型薄膜天線日益受到關注，而其面臨的最大技術挑戰是天線陣面的形面精度問題。在軌溫度場會使薄膜天線產生熱變形和局部熱褶皺，使表面精度下降，影響正常工作。.薄膜天線陣面結構的分析涉及到非線性、大變形等理論，本課題基於非線性薄板理論和屈曲理論，提出薄膜天線陣面結構的熱褶皺理論分析方法，推導出與溫度相關的薄膜撓度方程，編制非線性有限元程式進行後屈曲分析；研究溫度場、邊界形狀、張拉力對薄膜陣面熱褶皺的影響，確定熱褶皺的位置、大小等；與試驗測試結果進行比較分析；另外研究薄膜材料性能隨溫度變化時薄膜的熱褶皺效應；根據分析結果，採取相應的張拉力減小熱褶皺的影響，提高薄膜天線陣面的表面精度。.本課題提出的研究理論和研究方法對於揭示薄膜結構熱褶皺的形成機理、預測大型薄膜天線的在軌熱褶皺形態和分布、消除熱褶皺影響等方面，具有一定的理論研究價值和工程指導意義。
結題摘要
對於空間薄膜天線來說，褶皺的出現會對天線陣面的形面精度產生較大的影響。而處於惡劣空間環境中的薄膜天線，由於溫差導致的薄膜熱褶皺將會大大降低天線形面精度。本課題針對張拉薄膜天線的熱褶皺問題，採用非線性、大變形理論及有限元方法進行研究，分析了不同位置的熱源、拉索張拉力、邊界形狀等因素對熱褶皺的影響，研究成果對於航天領域空間薄膜天線的套用具有較大的工程意義。 通過研究不同位置和不同溫度的熱源影響，獲得了其對應的面外最大位移及其RMS的關係：熱源位置趨向中心位置，或熱源溫度越高，膜外最大位移及其RMS越大。從張拉結構薄膜的穩定性來考慮，熱源接近膜邊時其局部穩定性會增強，能夠抑制膜面熱膨脹引起的局部失穩，從而抑制膜面的熱褶皺效應。 分析了不同拉索張拉力、邊形參數以及薄膜厚度對等跨張拉薄膜面外最大位移及對應的RMS的影響，結果表明：改變拉索張力、膜邊界形狀以及薄膜厚度能夠有效減小等跨拋物線邊界張拉薄膜的熱褶皺效應。 研究了不同位置的熱源對不等跨張拉薄膜面外最大位移及對應的RMS的影響，並探討了對應的膜面精度的控制方法。結果表明：不同的索拉力對其熱褶皺的影響是不同的。長邊拉索拉力超過短邊索拉力時，更容易獲得較小的薄膜面外最大位移和對應的RMS值。
