【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及静电成形薄膜反射面天线，具体涉及一种可折叠易拆卸式天线薄膜分块电极面的建模设计方法，可用于薄膜电极面的高精度折叠收拢。
技术介绍
1、由于薄膜反射面天线具有口径大、质量轻、收缩比大、精度高等优点，更容易实现大型化与轻量化，已成为未来大型空间可展开天线的理想选择。如：充气薄膜反射面、静电成形薄膜反射面天线等。作为静电成形薄膜反射面天线的主要部件之一，需要对薄膜电极面的折展管理进行设计，以防止在天线折展过程中由于折叠产生褶皱而对天线型面精度的控制产生影响。同时需要对折痕进行处理，防止薄膜折痕处应力集中造成的折痕周围区域的褶皱影响。此外，由于薄膜电极面在设计阶段由于电压设置不合理会造成电极面击穿，需要及时进行更换。因此，需要对薄膜电极面的结构形式进行设计，以达到局部易拆卸的目的，实现设计阶段薄膜电极面的快速更换。
2、目前基于折纸设计，对于薄膜结构的折展方案已经有大量的研究，但是对于薄膜折展后产生的折痕处理研究较少。whitney d.reynolds在折痕处将薄膜厚度减半以减小折叠半径，并在折线交点处开孔来释放集中应力。(reynolds,w.d.,&murphey,t.w.(2014).elastic spiral folding for flat membrane apertures.spacecraft structuresconference.doi:10.2514/6.2014-1036)manan arya提出在折痕处设置铰链或开缝处理，只保留部分连接区域。这些方法可以提高展开后的薄膜型
3、因此，为实现薄膜电极面的可折叠性和易拆卸性，首先对薄膜电极面进行折痕设计；然后对薄膜电极面结构形式进行设计，将薄膜电极面的可折叠性和易拆卸性联合考虑，将折痕设计在易拆卸分块薄膜的拼接处，通过结构设计减少折展过程中折痕对薄膜电极面型面精度的影响；最后通过找形分析确定各设计参数，完成可折叠易拆卸式天线薄膜分块电极面的建模设计。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种可折叠易拆卸式天线薄膜分块电极面的建模设计方法，旨在通过对薄膜电极面结构进行建模设计，以便解决薄膜电极面在设计阶段易击穿以需要及时方便更换的问题，实现薄膜电极面的易拆卸性，同时基于薄膜电极面分块独立性的特点，从结构上着手，联合折痕设计与找形分析解决薄膜电极面的褶皱抑制与有效折叠问题，使得薄膜电极面有效收拢展开的同时保证薄膜电极面的型面精度。
2、本专利技术是通过下述技术方案来实现的。
3、本专利技术一方面，提供了一种可折叠易拆卸式天线薄膜分块电极面的建模设计方法，包括：
4、将薄膜分块电极面的结构分为找形预应力平衡态和零应力态；
5、确定薄膜分块电极面的几何参数和折展参数；
6、采用折叠与卷曲相结合的方式对薄膜分块电极面收拢，确定平面折痕线分布，获取边界折痕上的顶点；
7、基于平行投影原理，将收拢的薄膜分块电极面平面投影到目标旋转抛物面上，利用可折叠性几何关系计算出薄膜分块电极面上的折痕线分布，得到零应力态折痕线和折痕线顶点；
8、将所述零应力态折痕线顶点作为薄膜分块电极面的节点，基于折痕线划分薄膜分块三角形单元，将薄膜分块电极面的节点设置为索段连接器中心，相邻两薄膜使用独立的索段，完成局部薄膜分块电极面的建模；
9、薄膜分块电极面在进行收展时，将折痕设在薄膜分块电极面拼接处，依据折痕线顶点确定零应力状态时薄膜分块电极面各三角形单元的原长；
10、根据找形预应力平衡态节点坐标和平衡应力，确定找形预应力平衡态的型面的最高精度，以零应力状态时薄膜分块电极面各三角形单元的原长保持不变为附加约束，建立优化模型；
11、求解优化模型，确定设计参数，完成可折叠易拆卸式天线薄膜分块电极面的建模。
12、优选的，所述找形预应力平衡态是结构在给定的初始几何状态下，通过找形分析后得到的弹性平衡状态；所述零应力态是指将结构的平衡应力释放后，结构即将松弛所处的临界状态。
13、优选的，所述确定平面折痕线分布，包括：
14、将薄膜分块电极面中心轮毂设置为正六边形，将六分之一的扇面的折线分为左谷线、右谷线与中脊线三类；
15、左谷线和右谷线为边界折痕；中心轮毂的左右谷线按照顺时针延伸时，薄膜分块电极面围绕中心轮毂顺时针折叠；
16、将连接中脊线与左右谷线的折痕分为脊折痕和谷折痕，分别设置在中脊线的左右两侧，并与顺时针折叠一侧的谷线构成的夹角为90°；
17、且相邻两条脊折痕或谷折痕之间的平行距离等于中心轮毂的边长，获取边界折痕上的顶点。
18、优选的，所述零应力态折痕线和折痕线顶点的确定，包括：
19、由脊折痕和谷折痕划分出的第一环面片为三角形，而其余各环面片为四边形，将四边形面片划分为两个三角形；
20、将收拢的薄膜分块电极面平面投影到抛物面目标抛物面上，依次完成每环面片的折痕线顶点确定。
21、优选的，使用平行投影原理将收拢的薄膜分块电极面平面投影到抛物面目标抛物面上，包括：
22、通过空间辅助平面与抛物面确定左谷线和右谷线顶点分布：
23、由满足折叠性所需的几何位置关系确定对应的折痕线顶点；
24、根据薄膜分块电极面面片角度及顶点位置确定第一环中脊线和其余环中脊线需满足的控制方程；
25、根据各面片角度和长度所需满足的几何关系确定顶点坐标，得到抛物面上中脊线顶点分布。
26、优选的，局部薄膜分块电极面的建模，天线薄膜电极面中的每一片薄膜三角形单元包括索段连接器、压环本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可折叠易拆卸式天线薄膜分块电极面的建模设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的可折叠易拆卸式天线薄膜分块电极面的建模设计方法，其特征在于，所述找形预应力平衡态是结构在给定的初始几何状态下，通过找形分析后得到的弹性平衡状态；所述零应力态是指将结构的平衡应力释放后，结构即将松弛所处的临界状态。
3.根据权利要求1所述的可折叠易拆卸式天线薄膜分块电极面的建模设计方法，其特征在于，所述确定平面折痕线分布，包括：
4.根据权利要求1所述的可折叠易拆卸式天线薄膜分块电极面的建模设计方法，其特征在于，所述零应力态折痕线和折痕线顶点的确定，包括：
5.根据权利要求4所述的可折叠易拆卸式天线薄膜分块电极面的建模设计方法，其特征在于，使用平行投影原理将收拢的薄膜分块电极面平面投影到抛物面目标抛物面上，包括：
6.根据权利要求5所述的可折叠易拆卸式天线薄膜分块电极面的建模设计方法，其特征在于，第一环中脊线顶点分布，通过下式计算：
7.根据权利要求1所述的可折叠易拆卸式天线薄膜分块电极面的建模设计方法，其特征在
8.根据权利要求1所述的可折叠易拆卸式天线薄膜分块电极面的建模设计方法，其特征在于，建立优化模型，包括：
9.根据权利要求1所述的可折叠易拆卸式天线薄膜分块电极面的建模设计方法，其特征在于，优化模型为：
10.一种如权利要求1-9任一项所述方法的可折叠易拆卸式天线薄膜分块电极面的建模装置，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种可折叠易拆卸式天线薄膜分块电极面的建模设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的可折叠易拆卸式天线薄膜分块电极面的建模设计方法，其特征在于，所述找形预应力平衡态是结构在给定的初始几何状态下，通过找形分析后得到的弹性平衡状态；所述零应力态是指将结构的平衡应力释放后，结构即将松弛所处的临界状态。
3.根据权利要求1所述的可折叠易拆卸式天线薄膜分块电极面的建模设计方法，其特征在于，所述确定平面折痕线分布，包括：
4.根据权利要求1所述的可折叠易拆卸式天线薄膜分块电极面的建模设计方法，其特征在于，所述零应力态折痕线和折痕线顶点的确定，包括：
5.根据权利要求4所述的可折叠易拆卸式天线薄膜分块电极面的建模设计方法，其特征在于，使用平行投影原理将收拢的薄膜分块电极面平面投影到抛物面目标抛物面上，包括：
6.根据权利要求5所述的可折叠易拆卸式天线...
【专利技术属性】
技术研发人员：任志威，杜敬利，谢超，郭佳媛，王飞杰，曹兴建，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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