基于形状记忆合金的环形桁架天线变形控制

123456aa · 发表于 2022-5-14 19:44:43

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雅宝题库解析：
星载卫星天线属于典型的柔性结构，由于其在空间运行时往往要经受反复的高低温、微重力、太阳辐射以及从阴影区到光照区所引起的温度突变等复杂的太空环境，这些因素都可能会引起天线结构的热变形、热屈曲，从而严重地影响它工作性能，甚至有时候会使得结构失效。因此，为了保证航天器系统长期、有效的工作，展开对星载天线热分析和变形控制具有十分重要理论和工程实用价值。本论文以周边桁架卫星天线为研究对象，进行了基于形状记忆合金材料的天线在轨热变形控制分析研究。主要研究内容包括：(1) 选择卫星天线的类型，建立了此天线结构的有限元模型，通过对其整体宏观等效的力学特性和固有动力学特性进行分析，得到天线结构的等效弯曲、扭转刚度和固有振动特性；(2) 对天线系统进行了热分析。分析工况包括两种情况：一种情况是从天线的外流场分析出发，结合参考数据选择以太阳辐射作为热分析的主要因素，并且考虑天线的自遮挡效应，得到了天线在不同辐射入射角下的稳态温度场；另一种情况是对天线进行瞬态热分析，并以天线从阴影区进入光照区情况为例，求得其瞬态温度场。(3) 从形状记忆合金(Shape Memory Alloy)本构微分方程出发，通过对其力学性能进行测试，得到描述其特性的力—热本构方程的数值表达式。(4) 根据热分析结果在天线模型的周边桁架处采用外置式的方式布置形状记忆合金，并依据数值化的形状记忆合金的特性选择合适的单元，通过二次开发编写APDL(ansys parameter design language)语言，实现SMA对天线在稳态温度场和瞬态温度场下的热变形主动控制仿真，并达到了一定的控制效果。

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