大射电望远镜悬索式馈源支撑系统的非线性静力学、运动学和动力学理论及方法的研究
发布时间：2025-02-10 19:12
本文研究了建立大射电望远镜FAST悬索式支撑馈源系统的非线性静力学，运动学和动力学的数学力学模型所涉及的相关理论和方法。悬索式支撑馈源系统属于并联机构，然而悬索具有的柔性特征使它与一般的刚性并联机构(如Stewart平台)有很大不同。由于悬索并联机构能够满足室外露天工程的要求，同时又能根据需要设计出巨大的工作空间，因此正逐步成为并联机构领域的研究热点；同时，作为建造新一代大射电望远镜的关键技术，已受到广泛的关注，然而关于这种新型机构的研究国内外仍处于探索阶段，尚没有形成统一的理论和方法。本文围绕FAST工程，对并联悬索结构的静力学、运动学及动力学分析的相关理论及方法进行了系统而深入的研究。全文分七章，各章所讨论的主要内容如下 第一章 绪论。本章介绍了新一代大射电望远镜的研究背景及机电光一体化的悬索馈源系统的技术特点与主要研究内容。回顾了并联悬索机构的研究现状。围绕悬索式馈源系统的非线性静力学、运动学和动力学分析，提出了本文付诸研究并取得进展的若干问题。最后介绍了本文的研究思路和内容。 第二章 悬索馈源系统的静力分析。本章建立了悬索式...
【文章页数】：170 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
目录
主要符号表
第一章 绪论
§1.1 大射电天文望远镜的研究背景
§1.2 大射电天文望远镜FAST的技术指标
§1.3 悬索馈源支撑系统的主要特点
§1.4 悬索支撑馈源系统的主要研究内容
§1.5 本文的主要工作和内容安排
第二章 悬索馈源系统的静力分析
§2.1 悬索馈源系统
§2.1.1 结构
§2.2.2 坐标系的建立
§2.2 悬链线方程与悬索的虚牵
§2.2.1 悬链线方程的推导
§2.2.2 悬索的虚牵及判定准则
§2.3 馈源舱的静平衡方程
§2.4 悬索馈源系统的解空间
§2.5 悬索张力的优化配置
§2.6 悬索馈源系统的工作空间
§2.7 馈源舱的运行轨迹
§2.8 悬索馈源系统的改进方案
§2.8.1 八悬索馈源系统的结构及坐标系
§2.8.2 八悬索馈源系统馈源舱的静平衡方程
§2.8.3 八悬索馈源系统馈源舱的静平衡方程的求解
§2.9 数值结果分析
§2.9.1 悬索的虚牵及张力的优化配置
§2.9.2 悬索馈源系统的解空间
§2.9.3 悬索馈源系统的工作空间
§2.9.4 悬索馈源系统的悬索张力和索长的变化
第三章 悬索馈源系统驱动力的研究
§3.1 引言
§3.2 悬索馈源系统馈源舱的动平衡方程
§3.3 悬索馈源系统的逆运动学模型
§3.3.1 铰接点的运动及悬索动坐标系的运动
§3.3.2 逆运动模型
§3.3.3 逆微分运动模型中的冗余自由度问题
§3.4 悬索馈源系统的逆动力学分析
§3.5 悬索的刚体运动
§3.6 悬索的变形运动
§3.7 悬索馈源系统逆动力学分析的近似迭代算法
§3.8 数值结果分析
第四章 悬索馈源系统时变结构的顺风向风致响应研究
§4.1 引言
§4.2 随机风荷模拟
§4.2.1 风的基本特性
§4.2.2 脉动风的模拟
§4.2.3 计算实例
§4.3 悬索馈源系统典型点的风致响应
§4.3.1 悬索馈源系统的有限元模型
§4.3.2 典型点风致响应运动方程和风力的生成
§4.3.3 典型点风致响应的数值结果
§4.4 悬索馈源系统变结构风致响应
§4.4.1 变结构系统特点和时变有限元模型的建立
§4.4.2 变结构动力响应的数值结果
第五章 悬索馈源系统的横风向共振和空气动力失稳的研究
§5.1 悬索馈源系统横风向涡流脱落振动
§5.1.1 引言
§5.1.2 横风向共振响应的分析方法
§5.1.3 数值结果分析
§5.2 悬索馈源系统的空气动力失稳
§5.2.1 引言
§5.2.2 线性气动力模型
§5.2.3 平均风作用下系统的气动力模型
§5.2.4 脉动风作用下系统的气动力模型
§5.2.5 数值结果分析
第六章 大射电望远镜50米模型的研究
§6.1 引言
§6.2 静力分析
§6.3 50米模型驱动力的研究
§6.4 50米模型的顺风向风振响应分析
§6.4.1 典型点的振动分析
§6.4.2 变结构振动分析
§6.5 50米模型的横风向风振响应分析
§6.5.1 涡激共振
§6.5.2 空气动力失稳
§6.6 50米模型的力学实验
第七章 总结与展望
参考文献
致谢
在读期间研究成果
本文编号：4032941
【文章页数】：170 页
【学位级别】：博士
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中文摘要
英文摘要
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第一章 绪论
§1.1 大射电天文望远镜的研究背景
§1.2 大射电天文望远镜FAST的技术指标
§1.3 悬索馈源支撑系统的主要特点
§1.4 悬索支撑馈源系统的主要研究内容
§1.5 本文的主要工作和内容安排
第二章 悬索馈源系统的静力分析
§2.1 悬索馈源系统
§2.1.1 结构
§2.2.2 坐标系的建立
§2.2 悬链线方程与悬索的虚牵
§2.2.1 悬链线方程的推导
§2.2.2 悬索的虚牵及判定准则
§2.3 馈源舱的静平衡方程
§2.4 悬索馈源系统的解空间
§2.5 悬索张力的优化配置
§2.6 悬索馈源系统的工作空间
§2.7 馈源舱的运行轨迹
§2.8 悬索馈源系统的改进方案
§2.8.1 八悬索馈源系统的结构及坐标系
§2.8.2 八悬索馈源系统馈源舱的静平衡方程
§2.8.3 八悬索馈源系统馈源舱的静平衡方程的求解
§2.9 数值结果分析
§2.9.1 悬索的虚牵及张力的优化配置
§2.9.2 悬索馈源系统的解空间
§2.9.3 悬索馈源系统的工作空间
§2.9.4 悬索馈源系统的悬索张力和索长的变化
第三章 悬索馈源系统驱动力的研究
§3.1 引言
§3.2 悬索馈源系统馈源舱的动平衡方程
§3.3 悬索馈源系统的逆运动学模型
§3.3.1 铰接点的运动及悬索动坐标系的运动
§3.3.2 逆运动模型
§3.3.3 逆微分运动模型中的冗余自由度问题
§3.4 悬索馈源系统的逆动力学分析
§3.5 悬索的刚体运动
§3.6 悬索的变形运动
§3.7 悬索馈源系统逆动力学分析的近似迭代算法
§3.8 数值结果分析
第四章 悬索馈源系统时变结构的顺风向风致响应研究
§4.1 引言
§4.2 随机风荷模拟
§4.2.1 风的基本特性
§4.2.2 脉动风的模拟
§4.2.3 计算实例
§4.3 悬索馈源系统典型点的风致响应
§4.3.1 悬索馈源系统的有限元模型
§4.3.2 典型点风致响应运动方程和风力的生成
§4.3.3 典型点风致响应的数值结果
§4.4 悬索馈源系统变结构风致响应
§4.4.1 变结构系统特点和时变有限元模型的建立
§4.4.2 变结构动力响应的数值结果
第五章 悬索馈源系统的横风向共振和空气动力失稳的研究
§5.1 悬索馈源系统横风向涡流脱落振动
§5.1.1 引言
§5.1.2 横风向共振响应的分析方法
§5.1.3 数值结果分析
§5.2 悬索馈源系统的空气动力失稳
§5.2.1 引言
§5.2.2 线性气动力模型
§5.2.3 平均风作用下系统的气动力模型
§5.2.4 脉动风作用下系统的气动力模型
§5.2.5 数值结果分析
第六章 大射电望远镜50米模型的研究
§6.1 引言
§6.2 静力分析
§6.3 50米模型驱动力的研究
§6.4 50米模型的顺风向风振响应分析
§6.4.1 典型点的振动分析
§6.4.2 变结构振动分析
§6.5 50米模型的横风向风振响应分析
§6.5.1 涡激共振
§6.5.2 空气动力失稳
§6.6 50米模型的力学实验
第七章 总结与展望
参考文献
致谢
在读期间研究成果
本文编号：4032941
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