基于群论的空间可展开结构自由度分析

为了开发构型新颖、生命力强、便于运输和储藏的空间可展开结构,使其满足所处环境的时间、空间等苛刻条件,适应特殊任务的实际需求,亟需开展空间可展开结构的自由度及折展性能分析。由于现有可展结构多具有一定的对称性,基于群论方法,从对称学角度解析结构可动的本质,提出判别对称体系可动性的充分条件。根据几何约束性质,运用矩阵理论和变分原理,推导了可展结构中典型构成单元的位移协调矩阵。利用对称子空间,推导了机构位移模态、自应力模态的对称表示,并以闭合环形可展开结构为研究对象,开展了结构自由度分析。研究工作有助于新型空间可展开结构的研发与设计,为可展结构及其衍生结构的进一步研究与应用提供了理论基础。