基于近似模型的碳纤维复材薄壁透镜管承载性能分析及优化设计

摘要

碳纤维增强复合材料(CFRP)制作的复合薄壁透镜管(CTLT)是一种在卫星通信中常用的空间展开机构，具有收纳比高、质轻、功耗低等优势，常用于太阳帆的卷曲收纳。该结构在完全展开时易因刚度不高而引发屈曲失效。提出一种基于近似模型的CFRP薄壁透镜管承载性能分析及优化设计方法。利用Python语言实现CTLT几何结构的参数化建模，通过近似模型分析方法建立几何参数和承载性能之间的映射关系。以一阶屈曲特征值最大为优化目标，采用多岛遗传算法对结构的几何参数进行优化。结果表明，神经网络近似模型的拟合精度最高，预测相对误差为1.096%。相比传统的有限元方法，该方法的设计效率提升了约59.63%,优化后的结构一阶屈曲特征值提高了97.6%。研究结果可为CFRP大型空间展开结构设计提供有效的技术支持。

关键词

结构稳定性 / 优化设计 / 复合薄壁透镜管 / 可展开结构

基金资助

中央高校基本科研业务费专项资金(2232024D-10); 国家自然科学基金(52173247)