机械工程学报

作者：刘瑞伟, 张碧峰, 范雅婷, 温兆麟, 肖体兵, 郭宏伟

单位：1. 广州航海学院船舶与海洋工程学院 广州 510700;2. 广东工业大学机电工程学院 广州 510066;3. 哈尔滨工业大学机器人技术及系统国家重点实验室 哈尔滨 150001

关键词：索-梁-膜结构,张拉式天线,非线性动力学,有限元分析,结构参数优化；

基金：国家自然科学基金(52105011,52175010)、广州市基础与应用基础研究(SL2023A04J00685)和广州市“羊城学者”(202235334)资助项目。

索-梁-膜组合的张拉式复合结构，具有收纳比高、质量轻、刚柔耦合等特点，是空间可展天线发展方向之一。为研究索-梁-膜天线复杂柔性结构的非线性动力学特性，考虑预应力因素的影响，对一种新型的索-梁-膜张拉式天线进行非线性动力学特性分析和结构参数优化。基于非线性动力学理论，采用温度-结构预应力导入方法，建立了预应力作用下的天线展开机构非线性动力学模型。在此基础上，分析不同的预应力、材料参数和结构几何参数对天线展开机构动力学特性的影响规律。结果表明，天线固有频率随着预应力、拉索直径、梁截面面积的增大而增大，随着薄膜厚度的增大而减小，并给出了材料参数的优选值。根据敏感度分析结果，基于多目标遗传算法(MOGA)，进行了天线结构参数优化分析。该结果为该构型天线样机研制提供理论和工程应用基础。

来源：2025年第1期

《机械工程学报》期刊编辑部

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