青岛科技大学谷永振获国家专利权
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龙图腾网获悉青岛科技大学申请的专利一种静电放电作用下空间薄膜结构振动分析方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120633343B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-31发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511120058.4,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权一种静电放电作用下空间薄膜结构振动分析方法是由谷永振;张铂琛;武路鹏;鉴冉冉;李向荣;李军英设计研发完成,并于2025-08-12向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种静电放电作用下空间薄膜结构振动分析方法在说明书摘要公布了:本发明涉及薄膜结构振动分析技术领域,具体提供一种静电放电作用下空间薄膜结构振动分析方法。针对现有技术忽略静电放电作为振动源、难以建立电位‑预应力耦合模型及瞬态力模拟不准确等问题,本发明通过建立包含薄膜面、电极面和静电场区域的几何模型,采用三角形薄膜单元和四面体静电场单元划分网格,构建静电场‑薄膜结构非线性耦合动力学方程,通过初始平衡态建立、选定通道阶跃放电、自由振动衰减监测模拟放电瞬态;改变电极面初始电压、第二载荷步时间及放电通道位置,量化分析振动规律;本发明还揭示电压幅值主导振动能量、放电位置影响微弱的关键规律,为空间薄膜天线、太阳帆等结构的在轨振动抑制提供有效理论支撑。
本发明授权一种静电放电作用下空间薄膜结构振动分析方法在权利要求书中公布了:1.一种静电放电作用下空间薄膜结构振动分析方法,其特征在于,包括以下步骤: S1.建立包含薄膜面、电极面和静电场区域的空间薄膜结构几何模型; S2.对薄膜面和静电场区域进行有限元网格划分并设置求解参数,建立静电场-空间薄膜结构非线性耦合动力学分析模型; S3.通过瞬态电压模拟静电放电过程中空间薄膜结构的受力情况; S4.求解空间薄膜结构非线性振动瞬态分析模型,获取振幅与时间的关系曲线; S5.改变瞬态电压幅值、持续时间或放电电压通道,分析空间薄膜结构振动规律; 所述S1具体包括: S11.建立圆心在0,0,0、半径为2.5m的平面圆形薄膜结构; S12.建立圆心在0,0,-0.05m、半径为2.5m的平面圆形电极面,电极通道数为6个; S13.基于薄膜结构和电极面的边界线构建圆柱面,组合薄膜面、电极面及圆柱面生成静电场区域几何模型; 所述S2具体包括: S21.采用三角形平面薄膜单元划分薄膜面,单元类型为shell181,厚度为25μm,弹性模量为2.17GPa,泊松比为0.34,质量密度为1432kgm³; S22.采用四面体单元划分静电场区域,单元类型为solid227,弹性模量为0GPa,泊松比为0,质量密度为0kgm³; S23.建立非线性耦合动力学分析模型: ; 其中,为薄膜结构质量矩阵;为薄膜结构阻尼矩阵;为薄膜结构刚度矩阵;为静电场等效刚度矩阵;、为薄膜场与静电场耦合矩阵;为薄膜结构外部载荷力;为电荷量;为节点加速度;为节点速度;为节点位移;为电势; 所述S4具体包括: S41.设置求解参数:求解类型为瞬态动力分析,质量阻尼系数0.05,刚度阻尼系数0.05,瞬态积分常数0.05; S42.采用完全法进行瞬态动力学求解,通过SSOLVE命令求解多荷载步; S43.提取薄膜结构中心点位移数据,通过MATLAB绘制位移-时间曲线。
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