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第1章　绪论1

1.1　引言1

1.2　空间可展结构定义、工作原理与分类2

1.2.1　空间可展结构定义与工作原理2

1.2.2　空间可展结构分类3

1.2.3　空间可展机构4

1.3　国外空间可展结构研究与应用5

1.3.1　单元构架式可展天线结构6

1.3.2　肋类支承可展天线结构6

1.3.3　其他可展结构7

1.4　国内空间可展结构的研究与应用8

1.5　本书内容概要9

参考文献10

第2章　空间伸展臂13

2.1　引言13

2.2　国内外研究现状及发展趋势13

2.3　薄壁管状伸展臂15

2.3.1　可收拢管状伸展臂16

2.3.2　可盘卷管状伸展臂17

2.4　套筒管状伸展臂17

2.5　铰接式伸展臂18

2.5.1　可折叠铰接四边形桁架伸展臂18

2.5.2　可展铰接四边形桁架伸展臂19

2.5.3　可折叠铰接三角形桁架伸展臂21

2.6　盘绕式伸展臂25

2.6.1　伸展形式26

2.6.2　伸展臂典型方案28

2.6.3　螺母展开伸展臂组成30

2.6.4　关键设计参数32

2.7　滑动铰接构架伸展臂34

2.7.1　设计原理34

2.7.2　主要构件36

2.7.3　驱动机构36

2.7.4　展开模拟试验37

2.8　伸展臂比较分析38

参考文献41

第3章　空间可展天线45

3.1　引言45

3.2　网状反射面可展天线45

3.2.1　径向肋支承体系可展天线46

3.2.2　环支承体系可展天线48

3.2.3　张力背架体系可展天线50

3.2.4　整体张拉可展天线53

3.2.5　构架式可展天线54

3.3　刚性反射面可展天线58

3.4　充气可展天线59

参考文献61

4.1 引言65

第4章　充气式空间可展结构65

4.2　充气薄膜材料66

4.3　刚化机理67

4.4　充气系统67

4.5　应用68

4.5.1　充气式可展减速系统68

4.5.2　充气式空间可展天线69

4.5.3　充气太阳能集热器70

4.5.4　充气可展支撑管70

4.5.5　充气太空生活舱71

参考文献72

5.2　可展元素与可展桁架单元74

5.2.1　可展元素分析74

5.1 引言74

第5章　可展体系与机构综合分析74

5.2.2　可展桁架单元75

5.3　可展体系非矩阵分析方法78

5.4　体系平衡方程与平衡矩阵80

5.5　平衡矩阵特性与体系分析82

5.5.1　平衡矩阵A的秩82

5.5.2　平衡矩阵子空间及物理意义82

5.6　体系分类与判定83

5.7　矩阵秩与子空间计算85

5.7.1　高斯消元法85

5.7.2　奇异值分解法87

5.8　体系约束与内外机构模态88

5.8.1　约束矩阵88

5.8.2　Gram-Schmidt正交分离89

5.9　可展体系和一些基本概念90

参考文献91

第6章　正八面体桁架单元系空间伸展臂94

6.1　引言94

6.2　八面体桁架系基本单元94

6.3　展开单元构造与机理96

6.4　展开单元几何分析99

6.5　可变形态分析105

6.6　自应力分析107

6.7　结构分析108

6.7.1　2节点9自由度梁单元109

6.7.2　3节点特殊梁单元109

参考文献111

第7章　可展桁架展开过程分析理论与方法113

7.1　引言113

7.2　Moore-Penrose广义逆113

7.2.1　M-P广义逆定义113

7.2.2　M-P广义逆性质114

7.2.3　M-P广义逆应用115

7.2.4　M-P广义逆求解算法115

7.3.1　杆长刚性约束118

7.3　完整几何约束118

7.3.2　节点运动约束119

7.3.3　边界条件约束121

7.4　展开过程分析121

7.5　稳定条件与目标函数123

7.6　几何约束二阶项影响分析125

7.7　违约与校正影响分析126

7.7.1　展开分析的解与位置违约126

7.7.2　位置违约校正方法128

7.8.1　几何约束高阶项影响分析算例129

7.8　数值分析算例129

7.7.3　数值分析步骤129

7.8.2　违约校正影响分析算例130

参考文献137

第8章　可展桁架展开动力学分析的理论与方法139

8.1　引言139

8.2　杆系能量泛函139

8.3　基本运动力学方程142

8.4　几何约束方程及其一、二阶导数143

8.5　约束体系运动力学方程143

8.6　微分方程（组）数值积分解法147

8.6.1　定步长龙格-库塔法147

8.6.3　Adams预报-校正法148

8.6.2　变步长龙格-库塔法148

8.7　违约与校正分析149

8.7.1　奇异值分解缩减的抛物形稳定算法150

8.7.2　违约主动校正法152

8.7.3　零空间基旋转校正法155

8.8　数值分析算例158

参考文献163

第9章　可展结构多体系统动力学分析的理论与方法166

9.1 引言166

9.2　运动学方程描述168

9.3　基本运动力学方程174

9.4　几何约束方程178

9.5　约束体系动力学方程180

9.5.1　递推Householder变换182

9.5.2　Gram-Schmidt正交化处理183

9.6　数值分析算例184

参考文献186

第10章　剪式铰单元可展折叠结构分析理论188

10.1　引言188

10.2　剪式铰宏单元线性刚度矩阵189

10.2.1　单肢宏单元线性刚度矩阵189

10.2.2　双肢宏单元线性刚度矩阵192

10.3　剪式铰单肢宏单元非线性刚度矩阵194

10.3.1　基本原理195

10.3.2　非线性刚度矩阵显式推导196

10.3.3　数值分析算例204

10.4　等待杆系算法206

10.4.1　等待杆系模型207

10.4.2　等待杆系单元刚度矩阵207

10.4.3　数值分析算例211

10.5　广义增量算法与数值分析214

10.5.1　广义增量非线性分析方法215

10.5.2　临界点数值特征分析217

10.5.3　数值分析算例218

参考文献222

11.2　可展折叠机理与基本假设224

11.2.1　可展折叠机理与构造特点224

11.1　引言224

第11章　四面体桁架单元扭簧驱动可展体系分析理论与方法224

11.2.2　基本假设225

11.3　基于力法原理的可展折叠宏单元算法226

11.3.1　力法基本列式226

11.3.2　双扭簧单弦杆宏单元（一）227

11.3.3　四扭簧双弦杆宏单元（二）232

11.3.4　数值分析算法236

11.4　基于梁柱理论的可展折叠宏单元线性算法237

11.5　双扭簧单弦杆宏单元一致质量矩阵241

11.6　双扭簧单弦杆宏单元非线性分析理论243

11.7　扭簧驱动力分析247

参考文献249

12.1　引言251

第12章　盘绕式空间伸展臂盘绕屈曲分析251

12.2　“丫”形三叉架无铰伸展臂局部卷压屈曲分析252

12.2.1　构造特点与基本假设253

12.2.2　几何方程253

12.2.3　纵杆受力分析254

12.2.4　纵杆挠曲函数255

12.2.5　能量原理256

12.3 “丫”形三叉架无铰伸展臂整体卷压螺旋屈曲分析258

12.3.1　几何方程258

12.3.2　受力分析259

12.3.3　纵杆挠曲函数259

12.3.4　能量原理260

12.4　“丫”形三叉架铰接式伸展臂局部卷压屈曲分析262

12.5 “丫”形三叉架铰接式伸展臂整体卷压螺旋屈曲分析263

12.5.1　基本几何方程263

12.5.2　“丫”形三叉架受力分析263

12.5.3　纵杆受力分析264

12.5.4　能量原理265

12.6　算例分析265

12.7　“丫”形三叉架伸展臂“无铰”与“铰接式”屈曲理论比较分析267

12.8　三角框架横杆伸展臂屈曲分析269

参考文献272

附录A　作者完成的相关课题273

附录B　作者完成的主要相关论文274