空间聚光太阳电池阵柔性透镜薄膜结构的力学分析

作     者：刘志全 杨淑利 濮海玲 吴跃民 LIU Zhi-quan;YANG Shu-li;PU Hai-ling;WU Yue-min

作者机构：中国空间技术研究院总体部北京100094 

出 版 物：《宇航学报》 (Journal of Astronautics)

年 卷 期：2015年第36卷第11期

页      面：1226-1234页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082501[工学-飞行器设计] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：对俄合作项目(1560111025/11KJ-5Y-RU-2) 

主　　题：聚光太阳电池阵 柔性薄膜结构 平板理论 圆柱薄壳振动理论 

摘      要：运用线性Kirchhoff平板理论建立柔性菲涅耳透镜薄膜结构的静力学模型,给出柔性透镜的静力学求解方法,得到柔性透镜变形的解析解。分析透镜纵向应变、背衬厚度、透镜纵向长度对柔性透镜特性的影响,获得上述参数对透镜变形和几何光学性能的影响规律。基于圆柱薄壳振动理论,建立柔性透镜动力学模型,然后根据Reissner理论确定的有限长开口圆柱壳振动方程的一般解,给出柔性透镜动力学模型的求解方法,计算柔性透镜的振型和固有频率,分析透镜纵向应变、背衬厚度和轴向波数对柔性透镜固有频率的影响。结果表明:在设计柔性透镜结构时,适当增加透镜的纵向应变并减小透镜的背衬厚度有利于减小透镜的变形。柔性透镜的固有频率与纵向应变和透镜背衬厚度密切相关,需选择合适的纵向应变与背衬厚度。柔性透镜的变形随着透镜纵向长度的增加而增大,但纵向长度太小会增加相同太阳电池阵面积上聚光组件的安装数量,因此纵向长度的选择需综合权衡。