تحلیل ارتعاشات و فرم‌ یابی بهینه هیبرید سازه پشتیبان آنتن‌ صفحه‌ ای تنسگریتی

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 1071-ISAV2024 (R1)
نویسندگان
1پژوهشگاه هوافضا (وزارت علوم، تحقیقات و فناوری)
2پژوهشگاه هوافضا (وزارت علوم، تحقیقات و فناوری
چکیده
سازه‌ های تنسگریتی،‌ علیرغم‌ نسبت سختی به جرم بالا، قابلیت جمع‌ شوندگی و توسعه را داشته و گزینه‌ای مناسب برای کاربردهایی مانند سازه‌ های پشتیبان می‌ باشند. در این مقاله به استخراج معادلات دینامیک، فرم‌یابی، بهینه‌ سازی هندسی و بررسی ارتعاشات سازه تنسگریتی پشتیبان آنتن‌ صفحه‌ ای با یک حلقه مرکزی و 6 گلبرگ پرداخته شده است. معادلات دینامیک غیرخطی سیستم با استفاده از روش لاگرانژ و فرم‌یابی سازه به روش چگالی نیرو انجام شده است. سازه‌ های مختلف پشتیبان آنتن نمونه با ارتفاع و قطر ثابت و با حفظ انحنای سطح فوقانی و با تغییر در طول و موقعیت میله‌ های عمودی میانی ایجاد و بهینه‌ سازی هیبرید هندسه سازه پشتیبان با در نظر گرفتن کمینه جرم، بیشینه سفتی و بیشینه فرکانس طبیعی صورت پذیرفته است. فرایند بهینه‌سازی هیبرید، با به کارگیری الگوریتم ژنتیک و الگوریتم مبتنی‌بر مدل جایگزین در بهینه‌سازی ساختار سازه پشتیبان آنتن‌ تنسگریتی نمونه، از جمله نکات بدیع این پژوهش به شمار می‌رود. جهت ارزیابی استحکام سازه پشتیبان آنتن با پیکربندی منتخب، شبیه‌ سازی‌ ها در قالب تحلیل مودال،‌‌ جابجایی گره‌ های آزاد،‌ تغییر طول و نیروی داخلی عضوها ارائه شده است.
کلیدواژه ها
 
Title
Optimal Hybrid Form-Finding and Vibration Analysis of the Supporting Framework of a Planar Tensegrity Antenna
Authors
Milad Azimi, Morteza Jahan
Abstract
Tensegrity structures, despite their high stiffness-to-mass ratio, possess the ability to contract and expand, making them suitable for applications such as support structures. This article addresses the extraction of dynamic equations, shaping, geometric optimization, and the analysis of vibrations of a tensegrity support structure for a planar antenna with a central ring and six petals. The nonlinear dynamic equations of the system were derived using the Lagrange method, and the shaping of the structure was performed using the force density method. Various support structures for the sample antenna were created with fixed height and diameter while maintaining the curvature of the upper surface, and the hybrid geometric optimization of the support structure was carried out considering minimum mass, maximum stiffness, and maximum natural frequency. The hybrid optimization process, utilizing genetic algorithms and surrogate-based optimization, is one of the innovative aspects of this research. To evaluate the strength of the selected configuration of the antenna support structure, simulations were conducted in the form of modal analysis, displacement of free nodes, changes in length, and internal forces of the members.
Keywords
Antenna Supporting Framework, Tensegrity, Form Finding, Hybrid Optimization