星载天线热分析平台的研究与开发

论文摘要

针对目前国内星载天线热分析设计手段缺乏的问题,展开对星载天线参数化快速热分析技术研究,对于提升我国星载天线设计的能力,提高新产品研发效率,具有十分重要的意义与应用价值。本文阐述了目前国内外星载天线热分析技术的研究现状以及当前比较成熟的应用于星载设备的热分析软件,介绍了航天器运行的空间环境及星载天线的在轨热分析理论,总结了星载天线热分析设计中的共性问题、解决方案、参数之间的传递关系,提出了基于现有的航天器热分析软件来开发面向星载天线的热分析系统,描述了热分析系统的主要功能、结构层次,根据星载天线在轨热分析的基本流程并结合现有的商品化热分析软件的特点,制定了星载天线热分析系统的软件总体设计思想,将星载天线热分析平台的开发划分为温度场分析及热变形分析两大功能模块的开发,制定了热分析系统的开发原则,并对开发系统所需的软件平台及其开发工具进行了介绍。在温度场分析模块的软件开发中,本文深入的研究比较了基于内嵌机制和外部开发机制的I-DEAS软件的两种二次开发技术的功能及特点,结合两种开发机制制定了温度场分析模块软件实现的技术架构,并依据此技术架构利用C++Builder建立了针对Atro-mesh结构的星载天线的温度场分析平台,并介绍了平台开发中的关键技术。在热变形分析模块的软件开发中,本文详细介绍并比较了基于ANSYS软件的3种开发工具APDL、UIDL和UPFs功能及特点,并选择以APDL语言为基础结合ANSYS软件批处理模式的调用来开发星载天线的热变形分析平台,制定了星载天线热变形分析模块软件实现的技术架构,以此为基础利用C++Builder建立了针对Atro-mesh结构的星载天线的热变形分析软件平台,介绍了平台开发中采用的一些关键技术。本文基于星载天线快速化热分析技术的研究,对工程设计具有十分现实的指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外星载天线热分析技术的研究现状及热分析软件
• 1.2.1 空间结构的热分析方法
• 1.2.2 国外对星载天线的热分析研究
• 1.2.3 国内对星载天线的热分析研究
• 1.2.4 热分析软件
• 1.3 星载天线热分析平台研究的意义
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 空间环境及星载天线在轨热分析理论
• 2.1 空间热环境
• 2.1.1 空间真空
• 2.1.2 空间低温
• 2.1.3 微重力
• 2.1.4 空间热源
• 2.2 航天器在太空中的主要传热方式
• 2.3 空间轨道热分析
• 2.3.1 轨道计算
• 2.3.2 轨道热分析
• 第三章 星载天线热分析系统的总体设计
• 3.1 星载天线热分析系统的功能概述
• 3.2 星载天线热分析系统的结构层次
• 3.3 星载天线热分析平台的总体设计方案
• 3.3.1 星载天线在轨热分析的基本流程
• 3.3.2 热分析平台的软件架构
• 3.3.3 热分析系统的开发原则
• 3.4 支撑软件及开发工具的选择
• 3.4.1 支撑软件的选择
• 3.4.2 开发工具的选择
• 3.4.3 数据库管理系统的选择
• 第四章 温度场分析模块的软件开发
• 4.1 星载天线的温度场计算理论
• 4.2 I-DEAS TMG 简介
• 4.3 温度场分析模块软件计思想
• 4.4 I-DEAS 的二次开发模式
• 4.4.1 基于内嵌机制的二次开发
• 4.4.2 基于外部开发机制的二次开发
• 4.5 温度场分析模块的软件实现
• 4.5.1 温度场分析模块软件实现的技术路线
• 4.5.2 温度场分析模块软件平台的建立
• 4.5.3 软件界面的定制
• 4.6 软件实现的关键技术
• 第五章 热变形分析模块的开发
• 5.1 热弹性理论基础
• 5.1.1 热弹性基本假设
• 5.1.2 温度场、温度梯度
• 5.1.3 热应力的概念
• 5.1.4 热弹性基本方程
• 5.2 ANSYS 软件介绍
• 5.2.1 ANSYS 概述
• 5.2.2 ANSYS 软件的热-结构耦合分析
• 5.3 基于ANSYS 的变形场分析软件的设计思想
• 5.3.1 直接法求解热变形的基本步骤
• 5.3.2 软件开发基本流程
• 5.4 热变形分析模块的实现及关键技术
• 5.4.1 基于ANSYS 的二次开发技术的选择
• 5.4.2 ANSYS 批处理方式的调用
• 5.4.3 系统实现的技术架构
• 5.4.4 热变形分析模块软件平台的建立
• 5.4.5 热变形分析模块软件界面的定制
• 5.4.6 软件实现关键技术
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果