[发明专利]一种基于索张力不确定性的平面薄膜天线薄膜形状确定方法

权利要求书

1.一种基于索张力不确定性的平面薄膜天线薄膜形状确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将平面薄膜天线的薄膜边界视为样条曲线，应用ANSYS建立以样条曲线作为边界的平面张拉索膜的初步模型；

2)对平面张拉索施加一定的索张力，应用ANSYS静力分析分别得到平面张拉索和平面张拉膜的应力分布；

3)以当前薄膜形状为基础，对索张力限定一定的偏差范围，找到平面张拉索膜结构实际应力与参考应力之间的偏差最大时对应的一组索张力，输出索张力数值和最大的应力偏差数值；

4)以步骤3)中得到的一组索张力及该组索张力张拉下的薄膜形状为基础，以样条曲线控制点位移为设计变量，以平面张拉索膜结构实际应力与参考应力之间的偏差为目标，通过最小化步骤3)输出的应力偏差值来寻找下一个最优的曲线控制点位置，并更新薄膜形状；

5)重复执行步骤2)-4)，直至平面张拉索膜结构应力偏差值的相对变化量满足收敛准则的精度要求，输出最优曲线控制点坐标及应力偏差值，得到最优的薄膜形状。

2.根据权利要求1所述的一种基于索张力不确定性的平面薄膜天线薄膜形状确定方法，其特征在于，所述索张力偏差范围为理想值的±5％。

3.根据权利要求1所述的一种基于索张力不确定性的平面薄膜天线薄膜形状确定方法，其特征在于，所述步骤3)中，寻找平面张拉索膜结构实际应力与参考应力之间的偏差最大时对应的一组索张力，通过下述方法得到：

3a)设定薄膜边界由L段B样条曲线组成，每段样条曲线取M(x,y)个控制点，则边界形状优化的设计变量数N＝2L·M；

3b)记内悬索单元数为m，薄膜单元数为n，薄膜单元的参考应力值为薄膜单元真实应力值为内悬索单元的参考应力值为内悬索单元真实应力值为薄膜和内悬索单元的应力偏差权因子分别为ω₁和ω₂；

则有：

优化模型Ⅰ：

其中：F_j为第j个拉索张力；为第e个薄膜单元应力；为第f个悬索单元应力；[σ]_mem为薄膜材料容许应力；[σ]_cab为拉索材料容许应力；为膜面参考应力值；为悬索参考应力值；f₀为给定结构基频值；F_min为牵连索拉力最小值；F_max为牵连索拉力最大值。

4.根据权利要求3所述的一种基于索张力不确定性的平面薄膜天线薄膜形状确定方法，其特征在于，所述步骤3b)中，各约束条件如下：

薄膜应力不超过薄膜材料容许应力[σ]_mem；拉索应力不超过拉索材料容许应力[σ]_cab；结构基频不低于给定结构基频值f₀；索张力不低于牵连索拉力最小值F_min；索张力不超过牵连索拉力最大值F_max。

5.根据权利要求1所述的一种基于索张力不确定性的平面薄膜天线薄膜形状确定方法，其特征在于，所述步骤4)中，通过最小化步骤3)输出的应力偏差值来寻找下一个最优的曲线控制点位置，具体包括：

设控制点位移P_i，i＝1,2,···,N，

优化模型Ⅱ如下：

其中：P_i为第i个控制点位移；为第e个薄膜单元应力；为第f个悬索单元应力；[σ]_mem为薄膜材料容许应力；[σ]_cab为拉索材料容许应力；f₀为给定结构基频值；P_l为控制点位移最小值；P_u为控制点位移最大值。