Page 43 - 《振动工程学报》2026年第2期

第 阶振型
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第 阶振型
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第 阶振型
第 阶振型
第 阶振型
第 阶振型
第 2 期 朱光楠，等：卫星大型柔性天线全局模态法力学特性分析 第 阶振型 359
第 阶振型

模态。进一步地，如果两组天线的振型呈现正对称
弯曲的情况，天线的弹性振动将与卫星主体的平动

(k) 第11阶振型
(k) 11th vibration mode

(a) 第1阶振型
(a) 1st vibration mode
(l) 第12阶振型
(l) 12th vibration mode

图 3 大天线卫星前 12 阶全局模态
(b) 第2阶振型 Fig. 3 The first twelve global modes of the satellite with large
(b) 2nd vibration mode antenna

z 0 耦合，如第 1、3、5、8、12 阶振型所示；如果两组天
线的振型呈现反对称弯曲或扭转的情况，天线的弹
性振动将与卫星主体的转动 θ x 或 耦合，如 2、4、6、
(c) 第3阶振型 θ y
(c) 3rd vibration mode 7、11 阶次的振型所示；然而，如果两组天线的振型
呈现正对称扭转的情况，天线的弹性振动将不会与
卫星主体的刚体运动耦合，如第 9 阶振型所示。

(d) 第4阶振型 2.3 铰链非线性因素对模态分析结果影响研究
(d) 4th vibration mode
大量航天器结构动力学试验表明，基板间的连
接结构（铰链，如图 4 所示）的非线性，是除航天器结
构几何非线性以外的另一非线性特性的主要来源 [32] 。
(e) 第5阶振型
(e) 5th vibration mode 因此，建立准确的铰链动力学模型，是航天器高精度
建模的基础。

(f) 第6阶振型
(f) 6th vibration mode

(g) 第7阶振型 图 4 板间铰链结构图 [33]
(g) 7th vibration mode [33]
Fig. 4 Structure diagram of the joint in a solar array

为提高铰链力学模型的精度，相关学者对铰链
的非线性建模开展了大量的研究。参数辨识方法，
由于可以直接利用试验获取系统模型中的参数，成
(h) 第8阶振型
(h) 8th vibration mode 为了铰链动力学建模中最常用的方法 [33] 。其中，力
状态映射方法 [34-35] 又是参数辨识方法中应用广泛，
其可对系统中存在的多种线性和非线性因素（如库
伦摩擦、弹簧刚度硬化、分段线性力等）进行描述。
(i) 第9阶振型
(i) 9th vibration mode 同时，许多试验结果表明，铰链刚度的非线性特性可
以被近似表示为关于变形量的三次函数 [36-37] 。
由于铰链构造复杂，内部包含零件众多且存在
间隙，导致结构的非线性产生机理复杂（包括零件间

(j) 第10阶振型 碰撞及摩擦等）。吴德隆 [38] 在对空间伸展机构的研
(j) 10th vibration mode 究中发现，铰链间隙的有无使系统动力学行为表现

第 阶振型

第 阶振型