点击次数：

论文类型：会议论文

发表时间：2014-10-24

页面范围：30-31

关键字：索网天线;本构非线性;几何非线性;参变量变分原理;非线性有限元

摘要：　　索网天线的口径可以达到6m-150m的范围，具有大型空间结构大型化和复杂化的特点，其结构分析需要考虑大变形引起几何非线性问题，而且索网作为天线结构的主要力学构件，具有抗拉不抗压的材料非线性特性，几何非线性与材料非线性的叠加给大型索网天线结构的建模与求解带来很大的困难。对此，本文提出了基于参变量变分原理的几何非线性有限元方法。首先针对含预应力索单元拉压模量不同的本构关系，通过引入参变量，导出了基于参变量及其互补方程的描述形式，避免了传统算法需要根据当前变形对索单元张紧/松弛状态的预测，提高了算法收敛性。然后利用Lagrangian应变描述索网天线结构大变形问题，结合几何非线性有限元法，建立了基于参变量的非线性平衡方程和线性互补方程；并给出了Newton-Raphson迭代法与Lemke算法相结合的求解算法。该算法比传统算法具有更稳定的收敛性和更高的求解精度，特别适合于大型索网天线结构的高精度变形分析和预测。在算法研究的基础上，开发了大型索网天线结构在轨变形分析与预测软件(LFAS)。按模块化设计思想，实现了大型索网天线结构的参数化建模、静力分析、动力分析以及找形分析等功能；为其它功能模块预留了接口。目前，该软件已应用于实际工程问题的研究，基于参变量变分原理的非线性有限元算法及其软件为工程人员进行大型索网天线结构的高精度分析和设计提供了一个有效的途径。