空间可展薄膜结构是近年来国际上出现的新型可展结构，具有优势明显，在未来空间探测中具有很好的应用前景，如大型薄膜天线、柔性太阳能电池阵、太阳帆、遮光罩、充气防护盾、返回减速器等。大型薄膜结构具有超低频率、密集模态、局部模态、强非线性、几何大变形与高柔性等一系列特，其动力学特性及控制方法是宇航空间机构研究领域的一个重要研究课题。本书正是基于此发的，结合作者团队多年的研究成果，详细介绍空间薄膜可展机构及动力学控制。主要内容包括：角张拉的应力叠加方法、基于应力叠加法的结构模态分析方法及张拉薄膜结构应力分布仿真验证；张拉薄膜结构张拉与结构参数对系统应力分布的影响规律、薄膜结构自由振动非线性动力学模型建立、薄膜结构实验设计与验证方法；薄膜结构折展过程的动力学建模与仿真分析方法；弹性伸杆应变能模型建立、伸杆展失效机理及弹性伸杆卷绕段层间触力分析方法；弹性伸杆驱动力建模方法、展性能分析及伸杆力学性能实验验证；包含弹性伸杆和张拉薄膜结构的空间大型轻质平面薄膜结构设计及刚柔耦合动力学分析方法；空间杆-索-膜复合式三棱柱式可展薄膜天线机构设计、系统动力学建模及系统优化设计方法；建立了大型薄壁梁-张力索-薄膜系统非线性动力学模型，提出了大型平面薄膜结构在轨动态响应及主动控制方法，为空间大型薄膜结构的空间应用奠定了基础。
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内容简介
版权
目录
1.1 概述
1.2 航天器张拉式可展开薄膜结构应用现状
1.2.1 太阳能电池阵与空间太阳能电站
1.2.2 太阳帆
1.2.3 薄膜天线
1.2.4 薄膜遮阳屏与遮光罩
1.3 张拉式薄膜结构力学研究现状
1.3.1 薄膜结构预应力分析
1.3.2 张拉式薄膜结构展开过程动力学
1.3.3 张拉式薄膜结构展开态动力学
1.3.4 张拉式薄膜结构褶皱分析
1.3.5 薄膜结构热变形分析
1.4 薄膜结构折叠与展开技术研究现状
1.4.1 薄膜结构折叠技术
1.4.2 轻质弹性展开驱动技术
1.4.3 薄膜结构张拉成型技术
1.5 薄膜结构地面测试技术研究现状
参考文献
2.1 概述
2.2 张拉式薄膜结构展开方法
2.2.1 弹性伸杆驱动可展开支撑桁架
2.2.2 套筒驱动可展开支撑桁架
2.2.3 串并联铰接式桁架
2.3 张拉式薄膜结构折叠方法
2.3.1 平面薄膜折叠与张拉
2.3.2 圆柱形薄膜折叠与张拉
2.3.3 圆台面薄膜折叠与张拉
2.3.4 抛物面薄膜折叠与张拉
2.4 张拉式薄膜结构张拉方法
2.4.1 大尺寸薄膜结构张拉成型方案设计
2.4.2 传统悬线张拉方案
2.4.3 网状悬线张拉方案
参考文献
3.1 概述
3.2 弹性伸杆材料力学模型建立
3.3 弹性伸杆展开应变能模型建立
3.3.1 薄壁圆管应力-应变分析
3.3.2 薄壁圆管横截面微元应变能分析
3.3.3 薄壁圆管应变能模型
3.4 弹性伸杆展开过程分析
3.4.1 弹性伸杆展开机理分析
3.4.2 弹性伸杆正常展开分析
3.4.3 弹性伸杆松脱失效分析
3.4.4 弹性伸杆端部力分析
3.5 弹性伸杆展开应变能模型建立
3.5.1 实验样机研制与测试系统搭建
3.5.2 弹性伸杆松脱过程实验
3.5.3 弹性伸杆展开过程实验
参考文献
4.1 概述
4.2 基于应力叠加法的张拉薄膜结构预应力分析
4.2.1 角点张拉矩形薄膜的应力叠加
4.2.2 多点张拉矩形薄膜的应力叠加
4.2.3 张拉薄膜应力分布仿真验证
4.3 张拉薄膜结构找形研究
4.3.1 找形分析
4.3.2 通过找形分析对比张拉系统
4.3.3 平衡状态的理论分析
4.3.4 足尺平面薄膜找形分析
参考文献
5.1 概述
5.2 基于张拉薄膜结构应力叠加法的自由振动分析
5.2.1 张拉薄膜结构的自由振动方程
5.2.2 基于应力叠加法的结构模态分析流程
5.2.3 张拉薄膜结构模态特性分析
5.3 张拉薄膜结构非线性动力学研究
5.3.1 薄膜结构自由振动非线性动力学模型
5.3.2 薄膜结构非线性自由振动仿真分析
5.3.3 薄膜结构自由振动试验设计与分析
5.4 张拉薄膜结构刚柔耦合动力学研究
5.4.1 平面薄膜结构耦合动力学建模
5.4.2 平面薄膜结构耦合动力学特性仿真分析
参考文献
6.1 概述
6.2 应力场模型建立
6.2.1 楔形应力场
6.2.2 分段应力场
6.3 基于分段应力场的薄膜褶皱解析模型建立
6.3.1 角点褶皱解析模型
6.3.2 参数影响规律研究
6.3.3 三角形薄膜褶皱解析模型建立
6.4 三角形薄膜褶皱仿真分析
6.4.1 三角形薄膜褶皱数值分析
6.4.2 三角形薄膜褶皱试验测试分析
6.4.3 结果对比与讨论
6.5 方形薄膜褶皱仿真分析
6.5.1 方形薄膜褶皱分析理论
6.5.2 方形薄膜褶皱的仿真分析
6.5.3 方形薄膜褶皱分析结果对比
6.5.4 拉力对薄膜褶皱的影响分析
6.5.5 边索结构对薄膜褶皱的影响分析
参考文献
7.1 概述
7.2 薄膜结构折痕与基本单元展开仿真
7.2.1 张拉薄膜结构的自由振动方程
7.2.2 Miura模态分析流程
7.2.3 加载点数量对展开过程的影响
7.3 平面薄膜结构径向展开过程仿真
7.3.1 折叠方案
7.3.2 薄膜结构径向展开过程仿真
7.3.3 不同参数方案展开过程仿真
7.4 平面薄膜结构缠绕展开过程仿真
7.4.1 折叠方案
7.4.2 缠绕展开过程建模及仿真分析
7.4.3 不同折痕方案展开过程仿真分析
7.5 平面薄膜结构缠绕折叠过程仿真
7.5.1 缠绕折叠构型铰接杆系模型
7.5.2 缠绕折叠构型折叠过程仿真
7.5.3 缠绕折叠构型减少驱动点仿真
参考文献
8.1 概述
8.2 模拟零重力展开试验
8.2.1 地面重力补偿设备的设计原则
8.2.2 模拟零重力方法
8.2.3 张拉式薄膜可展开结构模拟零重力展开设计实例
8.3 地面模态试验
8.3.1 模态测试方法及测试程序
8.3.2 张拉式薄膜结构模态测试实例
8.4 精度测试
8.4.1 精度测试要求及常用测试方法
8.4.2 精度参数测量方法及数据处理
8.4.3 张拉式薄膜结构型面精度测试实例
参考文献
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