[發(fā)明專利]一種網(wǎng)狀天線索網(wǎng)形態(tài)分析方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201911190902.5 | 申請日： | 2019-11-28 |
| 公開（公告）號： | CN110909435B | 公開（公告）日： | 2023-10-10 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王曉凱;杜江華;楊麗;陳曉峰;程慶清;崔琦峰;周鑫;姜強;劉天明 | 申請（專利權(quán)）人： | 上海宇航系統(tǒng)工程研究所 |
| 主分類號： | G06F30/18 | 分類號： | G06F30/18;G06F30/20;G06F119/14 |
| 代理公司： | 上海航天局專利中心 31107 | 代理人： | 王海濤 |
| 地址： | 201109 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 網(wǎng)狀 天線 形態(tài) 分析 方法 | ||
1.一種網(wǎng)狀天線索網(wǎng)形態(tài)分析方法，所述網(wǎng)狀天線索網(wǎng)包括前索網(wǎng)、張力陣和背索網(wǎng)，其特征在于，包括以下步驟：
S1：根據(jù)反射面的技術(shù)要求，應(yīng)用三角形或四邊形作為網(wǎng)面的幾何劃分單元，確定索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的拓撲構(gòu)型；
S2：根據(jù)步驟S1的索網(wǎng)拓撲，應(yīng)用均勻張力法或準測力線法生成前網(wǎng)面和背網(wǎng)面的網(wǎng)格，獲取前索網(wǎng)與背索網(wǎng)的節(jié)點坐標和
S3：在首次非線性求解前，前索網(wǎng)賦值一組初始的預(yù)應(yīng)力背索網(wǎng)假定一組初始的預(yù)應(yīng)力根據(jù)索網(wǎng)體系的空間幾何關(guān)系并假定張力陣的索力來獲取，據(jù)經(jīng)驗張力陣的數(shù)值一般較小，在此按1N進行預(yù)設(shè)計；
S4：結(jié)合前索網(wǎng)及背索網(wǎng)的幾何形狀、初始邊界條件以及張力陣的布置形式等進行非線性靜力求解；
S5：該步為計算模型的修正過程，以索網(wǎng)結(jié)構(gòu)變形后的前索網(wǎng)的索力修正模型中前索網(wǎng)的預(yù)應(yīng)力，記為以索網(wǎng)結(jié)構(gòu)變形后的背索網(wǎng)的索力修正模型中背索網(wǎng)的預(yù)應(yīng)力，記為以變形后背索網(wǎng)的節(jié)點坐標替換模型中背索網(wǎng)的節(jié)點坐標，更新模型；
S6：更新模型后，進一步開展非線性靜力求解，求解過程參考步驟S4；
S7：提取求解后索網(wǎng)節(jié)點位移和索力，為下一步判斷做準備；
S8：判斷步驟S7提取的計算結(jié)果，若前索網(wǎng)節(jié)點位移的最大值不滿足Δmax→0或Δmax·RMS則返回步驟S5；若背索網(wǎng)節(jié)點位移的最大值不滿足Δmax→0，則返回步驟S5；值得注意的是，前索網(wǎng)與背索網(wǎng)的計算結(jié)果全部滿足指標后方可進入下一步；
S9：經(jīng)多次迭代，前索網(wǎng)與背索網(wǎng)均達到判斷指標后，輸出前索網(wǎng)的預(yù)應(yīng)力、背索網(wǎng)的幾何形狀和預(yù)應(yīng)力；
S10：確定雙層索網(wǎng)預(yù)應(yīng)力自平衡索網(wǎng)體系，結(jié)合步驟S9輸出索網(wǎng)預(yù)應(yīng)力自平衡索網(wǎng)體系索網(wǎng)參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種網(wǎng)狀天線索網(wǎng)形態(tài)分析方法，其特征在于，所述步驟S4中非線性靜力求解的是索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的平衡方程，方程的建立與求解如下，以向量形式表示索單元a節(jié)點坐標：
節(jié)點力表示為：
索單元長度和方向余弦定義為：
建立索單元平衡方程：
上式中na為索單元a的索力向量，組裝全部索單元，得到索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的自平衡方程：
其中，為方向余弦組成的連結(jié)矩陣，為索力向量，求解上述方程得到設(shè)計狀態(tài)索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力：
其中，為的Moore-Penrose廣義逆矩陣，為索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力模態(tài)，β1,β2…βp為獨立的系數(shù)，P為預(yù)應(yīng)力模態(tài)數(shù)目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種網(wǎng)狀天線索網(wǎng)形態(tài)分析方法，其特征在于，對于復(fù)雜的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)，其預(yù)應(yīng)力模態(tài)數(shù)目較多，需要進行預(yù)應(yīng)力優(yōu)化，得到索網(wǎng)結(jié)構(gòu)在設(shè)計狀態(tài)的合理預(yù)應(yīng)力分布，選取張力陣作為主動索，預(yù)應(yīng)力優(yōu)化即在保證不出現(xiàn)索力松弛現(xiàn)象的前提下，實現(xiàn)主副索網(wǎng)預(yù)應(yīng)力分布均勻，應(yīng)用以下目標函數(shù)及約束條件：
目標函數(shù)：
約束條件：ni＞0(i＝1,2,…,m)；
其中，mf和mr分別代表前背索網(wǎng)中索單元數(shù)目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種網(wǎng)狀天線索網(wǎng)形態(tài)分析方法，其特征在于，在每次靜力求解中，采用二范數(shù)收斂準則，以相鄰荷載子步的位移量和節(jié)點不平衡力作為收斂判據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種網(wǎng)狀天線索網(wǎng)形態(tài)分析方法，其特征在于，用于網(wǎng)狀天線索網(wǎng)的找力分析與找形分析，優(yōu)化索網(wǎng)預(yù)應(yīng)力模態(tài)，獲取較為均為的索網(wǎng)預(yù)應(yīng)力。
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