为了利用充气膜结构研制星载大口径高精度抛物面型的天线反射面,需要建立利用充气变形后形状确定充气变形前形状的逆过程分析方法,需要建立多目标优化模型,通过调整充气压力和边界拉力得到同时满足高精度形状要求和应力分布均匀要求的充气膜结构反射面。因此本文开展了高精度膜结构反射面的形态分析和优化方法研究。为了更为准确地描述在充气压力作用下充气膜结构形状和应力分布状态的非线性耦合关系,针对膜结构的形状描述方法进行了研究,建立了基于非线性几何场理论的充气膜结构反射面分析模型。基于随体坐标系描述法,以变形后的构形为参考基准,构建了变形和局部转动项组成的反射面应变描述模型,得到了比经典理论更为精确的应变-位移几何关系。针对充气膜结构反射面充气后的高精度抛物面形状要求,建立了理想状态形状模型和均匀应力分布模型。在非线性几何场理论的基础上,建立了充气膜结构反射面的平衡关系,求解了理想状态反射面应力和位移的解析解,获得了充气膜结构反射面变形前和变形后的形状和应力分布状态。 |