[發明專利]基于力熱匹配的網狀天線索網結構的熱不敏感設計方法

有效

• 申請號: 201810322369.2
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108416173B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 楊癸庚;湯奧斐;元振毅;思悅;李言;李淑娟;孔令飛;王權岱
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王蕊轉

1.基于力熱匹配的網狀天線索網結構的熱不敏感設計方法，其特征在于：具體包括如下步驟：

步驟1，確定網狀天線反射面的基本幾何參數；

步驟2，根據步驟1確定的基本參數，采用經典三向網格形式對網狀反射面進行網格劃分，生成前索網的初始幾何構型；后索網采用與前索網相同的網格劃分形式，并連接豎向索單元，進而得到整體網狀天線索網結構的初始幾何模型；

步驟3，對網狀天線索網結構進行初始形態設計，獲取天線結構平衡狀態下的索網初始預張力向量T⁰；

步驟4，根據張拉索網結構的平衡方程，確定索網結構的力熱匹配關系，進而確定索網結構單元截面參數與初始預張力之間的函數關系；

步驟5，根據步驟4所得的索網結構單元截面參數與初始預張力之間的函數關系，獲得力熱匹配關系的索網單元截面參數向量

步驟6，對索網單元截面參數進行分類、歸并及修正，完成網狀天線張拉索網結構的熱不敏感設計；

所述步驟1中確定的幾何參數包括：天線的工作頻率f、天線的光學口徑D、反射面焦距F、反射面偏置距離p和天線高度H；

所述步驟4的具體過程如下：

步驟4.1，確定張拉索網結構在未受熱載荷作用時的平衡方程，如下公式(1)所示：

B⁰T⁰＝0 (1)；

其中，B⁰為索網結構初始平衡狀態下的幾何矩陣，T⁰為索網結構的初始預張力向量；

步驟4.2，確定張拉索網結構在熱載荷作用下的平衡方程，如下公式(2)所示：

B¹T¹＝0 (2)；

其中，B¹為索網結構受熱載荷作用而平衡后的幾何矩陣，T¹為索網結構受熱載荷作用而平衡后的預張力向量；

步驟4.3，當環境溫度變化ΔT_T時，若保證張拉索網結構在熱載荷作用下不發生變形，根據索單元的熱應變方程，確定索網結構的力熱匹配關系，如下公式(3)所示條件：

其中，ΔT為熱載荷導致的預張力的變化量，λ_T＝λΔT_T為索網結構預張力的衰減系數，λ為溫度變量比例常數；

步驟4.4，確定索網單元截面參數與初始預張力的關系，具體過程如下：

步驟4.4.1，根據胡克定律，ΔT表示為

ΔT＝E_cα_cΔT_TA_c (4)；

其中，E_c和α_c分別為索單元的彈性模量和熱脹系數；

步驟4.4.2，根據公式(3)和公式(4)，索網單元截面積A_c與索網結構的初始預張力T⁰之間的關系如下公式(5)所示：

其中，γ為索網單元截面積與初始預張力之間的比例系數。

2.根據權利要求1所述的基于力熱匹配的網狀天線索網結構的熱不敏感設計方法，其特征在于：所述步驟6的具體過程如下：

步驟6.1，歸并與修正前索網的單元截面積參數；

步驟6.2，對后索網的單元截面積參數進行變量歸并；

步驟6.3，對豎向索的單元截面積參數進行變量歸并。