摘要：该文通过裁剪和拼接平面薄膜片来对静电成形薄膜反射面天线的表面进行设计制作。由于抛物面型薄膜反射面是一个不可展开表面,通常由许多平面薄膜片制作而成,将不可避免地降低反射面表面的精度。因此,需要详细地分析裁剪和拼接过程对反射面表面精度的影响,从而获得设计需要的表面精度。该文基于旋转抛物面的无矩理论建立了工作状态的反射面模型,采用常应变三角形单元离散反射面,建立了反射面的展平和拼接有限元模型。将同口径反射面沿经线划分若干组不同数量子曲面,通过子曲面进行展平和拼接数值仿真分析,对薄膜反射面进行裁剪设计。最后,制作了0.55 m口径的薄膜反射器,并进行了摄影测量实验。验证了该方法的有效性,并讨论了制造误差的影响。

摘要：为研究金属反射网和索网的张紧状态对可展开天线形面精度的影响,考虑支撑桁架变形对索膜反射面可展开天线进行形态设计研究。金属反射网可看作一类薄膜结构,由于金属反射网和索网均需施加预张力来达到一定的刚度,因此首先基于索膜结构力密度方程进行形态设计,使其在自身预张力和外载作用下达到满足要求的形状和精度;索膜结构的张拉作用会导致桁架变形,造成再平衡后索膜反射面形面精度的降低和张力分布不合理,因此,需要建立天线整体的非线性有限元模型;对天线模型进行迭代修正,最后得到满足要求的张力设计变量和天线构型。最后通过相应算例,验证了方法的正确性。

摘要：在现有可展开天线索网形态分析的研究中,往往不计金属反射丝网的影响,且忽略了索段连接器,将其简化为节点进行处理。实际上,索网结构由索段和索段连接器组成,索网结构上还铺设有金属反射丝网,因此索网结构的形态分析中应考虑反射网和索段连接器所带来的影响。基于四元数来描述索段连接器的姿态,引入各向等应力薄膜单元,推导了索段连接器中心的力平衡方程和力矩平衡方程,建立考虑索段连接器的索膜结构形态优化模型。分别对考虑索段连接器和不考虑索段连接器的索膜结构进行形态分析,讨论索段连接器对分析结果的影响。最后,建立了索膜结构的有限元模型,对形态分析的结果进行验证。结果表明,建立的形态优化模型能够进一步提高所设计索膜结构的型面精度。

摘要：周边桁架式可展开天线的展开过程涉及复杂的动力学问题,对天线展开过程的研究有助于展开天线的设计、研制和优化。综合考虑天线展开过程中桁架结构的柔性变形和索网结构的变拓扑特征,建立了周边桁架式可展开天线展开过程的动力学模型。首先采用绝对节点坐标法的梁单元对外桁架结构建模,然后引入过渡函数来描述索段由松弛到张紧状态的转变,最后建立了周边桁架可展开天线的系统动力学方程。对天线进行动力学仿真分析,结果表明该方法能有效地分析天线的展开过程,桁架结构在内部索网张力的作用下会产生柔性变形,对驱动力和展开速度产生显著的影响。

摘要：针对空间索膜结构的初始形态设计问题,提出基于力密度方法和控制索网网格面积大小的方法来对边界拉索张力设计和索网形状设计的天线找形迭代策略。首先将薄膜反射面离散为三角形膜单元,得到膜单元的等效力密度,结合索网结构特点,得到索网和薄膜的静力平衡方程。保证索网所有内部索段的张力相等,同时通过控制网格面积大小实现边界索段张力设计。对前索网形状进行设计,根据前索网的抛物面方程,更新前索网自由节点坐标,进而重新调整竖向索张力,同时控制网格面积大小,通过优化迭代过程,实现天线的形态设计。通过径向肋式索膜反射面天线算例表明,该方法能够得到满足形状和张力分布的设计结果。

摘要：针对蛇形机器人整体研制的关键问题,包括材料选取、结构设计和运动实现等,研制了一种新型的多关节蛇形机器人。该蛇形机器人由11个二自由度正交关节构成,可在保证灵活性的同时实现三维高仿生运动。采用蛇形曲线设计了蛇形机器人的蜿蜒、蠕动和翻滚等基本步态,并进一步提出了改进的越障步态。同时,在V-REP软件中对蛇形机器人的步态进行运动仿真,比较了不同步态的运动轨迹和运动效率。最后,通过蛇形机器人样机步态实验,对步态模型中各个控制参数对蛇形机器人运动波形和运动速度的影响进行了分析,验证了蛇形机器人本体结构与控制系统的可靠性。研究结果对实现蛇形机器人的步态规划与运动控制具有重要的理论意义与实际指导价值。

摘要：为了保证薄膜结构构成的充气式可展开天线、网状可展开天线和太阳帆等航天器的表面精度、信号增益等工作性能,需要对空间薄膜结构的动力学展开性能进行分析。由有限元离散方法将整个薄膜反射面离散为众多常应变三角形单元,这些单元的节点可视作质点;考虑这些三角形单元的弹性势能,由最小势能原理得到三角形单元的平衡方程,从而实现单元上点的应变和单元三条斜边线应变之间的转换;最后,为了防止展开过程中单元间接触,建立接触模型,由薄膜反射面的离散拓扑组集结构的质量矩阵和刚度矩阵,并建立动力学方程。基于文中方法对具体算例进行计算和分析,结果表明,动力学模型能够很好的模拟薄膜的展开过程,可应用于薄膜结构的展开性能分析中。

摘要：索网结构是可展开天线的重要组成部分,在桁架的支撑下,索网结构的前/后索网和竖向索阵处于张紧状态,形成满足精度要求的工作反射面。本文提出了一种可以考虑桁架变形的索网形态设计方法。首先,基于索网结构的平衡矩阵奇异值分解,约束索段张力并以索力均匀为目标,通过优化求解找到一组最优预张力。将索网挂接在桁架上,以索段的预张力和前索网节点的位置增量为设计变量,以直接与桁架连接索段的张力改变量的均方根值,索段预张力均匀性和反射面形面精度为目标,约束索段张力和节点位置增量的取值范围,建立了索网结构多目标优化模型。最后通过相应算例,验证了方法的正确性。

摘要：针对蛇形机器人的多刚体系统动力学分析问题,建立了其三维仿真模型,并讨论了阻尼系数、摩擦系数比和关节角度幅值对机器人动力学特性的影响。采用蛇形曲线实现蛇形机器人蜿蜒、翻滚和蠕动等基本步态,完成了对应步态的动力学分析。特别地,采用step函数实现了翻滚运动关节角度的输入。基于动力学分析的结果,确定合理的控制思路,开展了蛇形机器人样机步态实验。结果表明,阻尼系数对不同步态的影响机理不同,摩擦系数比越大蜿蜒运动的效率越高及关节角度幅值增大有助于蜿蜒运动的效率但同时加大了运动干涉的风险,因此在进行机器人样机运动控制时要综合考虑。

摘要：基于冲压成型工艺试验分析系统,针对模具内材料受热膨胀将对模具导向装置及结构造成干涉的问题,利用有限元分析软件ANSYS对模内温度场进行热力耦合分析,得出各部分材料的热膨胀程度。为基于正向压边模架的模内加热装置提供可靠的实验参数和热力学设计依据,提高了模具结构设计的合理性,达到优化设计的目的。