[發明專利]一種靜電成形薄膜反射面天線整體有限元建模方法及系統

在審

• 申請號: 202111213960.2
• 申請日: 2021-10-19
• 公開（公告）號: CN114117837A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 谷永振;張慶港;趙海霞;史偉杰;張永濤;武路鵬;李向榮;李軍英
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/18
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 何畏

本發明屬于星載天線仿真技術領域，公開了一種靜電成形薄膜反射面天線整體有限元建模方法及系統，所述靜電成形薄膜反射面天線整體有限元建模方法包括：給定靜電成形薄膜反射面天線幾何建模參數；建立包含索網支撐和薄膜電極面的索膜電極面結構；建立包含邊界拉索的薄膜反射面結構；建立可展開支撐桁架結構；完成靜電成形薄膜反射面天線整體有限元建模。本發明通過對靜電成形薄膜反射面天線的可展開支撐桁架、索膜電極面和薄膜反射面進行參數化建模，可用以進行靜電成形薄膜反射面天線高精度有限元建模分析和結構優化，能夠方便的建立不同尺寸參數的靜電成形薄膜反射面天線整體模型，為靜電成形薄膜反射面天線高精度分析和結構優化提供了基礎。

技術領域

本發明屬于星載天線仿真技術領域，尤其涉及一種靜電成形薄膜反射面天線整體有限元建模方法及系統。

背景技術

目前，靜電成形薄膜反射面天線一般由可展開支撐桁架、索膜電極面和薄膜反射面組成，合理的建立靜電成形薄膜反射面天線整體模型，是準確分析靜電成形薄膜反射面天線結構性能的關鍵。

然而業內對于靜電成形薄膜反射面天線建模和分析大多都沒有建立整體模型，更沒有針對天線結構優化進行的參數化建模方法。Surya P.Chodimella，James D.Moore等人在進行靜電成形薄膜反射面天線熱變形分析時僅僅建立了薄膜反射面和電極面模型，沒有建立支撐桁架和電極面支撐索網結構；劉超，高峰等人建立了電極面支撐索網結構和薄膜反射面結構用以進行場耦合分析以及電極電壓優化設計，但是沒有建立支撐桁架結構。因此，亟需一種新的靜電成形薄膜反射面天線整體有限元建模方法及系統。

通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：

(1)業內對于靜電成形薄膜反射面天線建模和分析大多都沒有建立整體模型，更沒有針對天線結構優化進行的參數化建模方法。

(2)現有技術在進行靜電成形薄膜反射面天線熱變形分析時僅僅建立了薄膜反射面和電極面模型，沒有建立支撐桁架和電極面支撐索網結構。

(3)現有技術通過電極面支撐索網結構和薄膜反射面結構用以進行場耦合分析以及電極電壓優化設計，但是沒有建立支撐桁架結構。

解決以上問題及缺陷的難度為：一方面，靜電成形薄膜反射面天線整體結構復雜，包含前后索網、豎向索、薄膜反射面、邊界拉索和支撐桁架等結構，因此如何合理的選取建模參數，并且根據選取的參數生成合理的拓撲連接關系是靜電成形薄膜反射面天線參數化建模的關鍵，也是難點之一；另一方面，索膜電極面結構和薄膜反射面均屬于柔性結構，支撐桁架屬于剛性結構，兩者需要利用邊界索進行連接過渡，如何處理好柔性結構和剛性結構之間的連接關系是建立靜電成形薄膜反射面天線整體模型的必要條件。

解決以上問題及缺陷的意義為：本發明提供的靜電成形薄膜反射面天線整體建模方法及系統，解決了靜電成形薄膜反射面天線參數選取和建模兩個問題，既可以方便快捷的進行靜電成形薄膜反射面天線整體參數化建模，也可以為后續的靜電成形薄膜反射面天線有限元分析和結構優化提供技術支持。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種靜電成形薄膜反射面天線整體有限元建模方法及系統，尤其涉及一種基于參數化的靜電成形薄膜反射面天線整體有限元建模方法及系統，旨在解決靜電成形薄膜反射面天線整體建模復雜，難以進行結構優化的問題。

本發明是這樣實現的，一種靜電成形薄膜反射面天線整體有限元建模方法，所述靜電成形薄膜反射面天線整體有限元建模方法包括以下步驟：

步驟一，給定靜電成形薄膜反射面天線幾何建模參數，該步驟確定了靜電成形薄膜反射面建模需要的所有幾何參數，為參數化建模提供了數據基礎；

步驟二，建立包含索網支撐和薄膜電極面的索膜電極面結構，該步驟提供了索膜電極面結構參數化建模的方法，可參數化生成薄膜電極面，前、后索網和豎向索；