基于有限元分析的变厚度壳单元质心漂移量计算方法技术

本发明专利技术提供了基于有限元分析的变厚度壳单元质心漂移量计算方法，属于结构有限元分析领域，包括以下步骤，S1、建立变厚度属性的壳截面；S2、建立二次开发程序，提取变形前网格节点，将四边形单元离散成三角形单元；S3、建立局部坐标系O'X'Y'Z'；S4、建立局部坐标系和整体坐标系的坐标转换矩阵M1，获取局部坐标系下壳截面厚度随空间坐标变化的函数g(x',y',z',δ)＝0；S5、获得三角形单元的体积，应用质心公式计算变形前结构整体质心；S6、确定变形后三角形单元的局部坐标系O"X"Y"Z"；S7、应用空间距离公式计算变形前后质心漂移量。本发明专利技术横向刚度得到了加强，降低气浮台干扰力矩。

【技术实现步骤摘要】
基于有限元分析的变厚度壳单元质心漂移量计算方法
本专利技术属于结构有限元分析领域，涉及基于有限元分析的变厚度壳单元质心漂移量计算方法。
技术介绍
三轴气浮台是航天器姿态控制系统全物理仿真的核心设备，地面采用大型三轴气浮台进行物理仿真时，气浮台结构变形导致整体质心的微小偏移，该微偏移量会导致重力对三轴气浮台产生一个干扰力矩。该干扰力矩的大小能否满足技术指标是决定设计成败的关键技术之一，10t三轴气浮台要求空载下干扰力矩优于0.01N·m，大惯量下干扰力矩优于0.02N·m。精确计算出三轴气浮台结构转动到任意角度重力导致质心的漂移量非常重要，使用abaqus软件可以直接得到变形前结构质心位置，通过导入计算结果odb文件可以获得变形后结构，赋予材料属性后即可得到变形后结构质心，然而abaqus软件无法获得变厚度壳单元的质量属性，三轴气浮台有限元模型中涉及到变厚度的壳单元无法通过有限元软件abaqus直接提取变形前后质心位置。经过对现有技术的检索，只公开了三角形单元和四面体单元质心漂移的计算方法，没有涉及到变厚度壳单元质心漂移计算方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于有限元分析的变厚度壳单元质心漂移量计算方法，其特征在于：包括以下步骤，/nS1、建立变厚度属性的壳截面，壳截面厚度为空间坐标的函数f(x,y,z,δ)＝0，对具有壳属性的几何模型分配变厚度截面属性，基于几何模型划分网格，设定边界条件，提交计算；/nS2、建立二次开发程序，提取变形前网格节点，将四边形单元离散成三角形单元；/nS3、建立局部坐标系O'X'Y'Z'，取三角形长边为局部坐标系X'轴，长边的高所在的轴作为局部坐标系Y'轴，Z'轴按照右手定则确定；/nS4、建立局部坐标系和整体坐标系的坐标转换矩阵M1，获取局部坐标系下壳截面厚度随空间坐标变化的函数g(x',y',z',δ)＝0；...

【技术特征摘要】
1.基于有限元分析的变厚度壳单元质心漂移量计算方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1、建立变厚度属性的壳截面，壳截面厚度为空间坐标的函数f(x,y,z,δ)＝0，对具有壳属性的几何模型分配变厚度截面属性，基于几何模型划分网格，设定边界条件，提交计算；
S2、建立二次开发程序，提取变形前网格节点，将四边形单元离散成三角形单元；
S3、建立局部坐标系O'X'Y'Z'，取三角形长边为局部坐标系X'轴，长边的高所在的轴作为局部坐标系Y'轴，Z'轴按照右手定则确定；
S4、建立局部坐标系和整体坐标系的坐标转换矩阵M1，获取局部坐标系下壳截面厚度随空间坐标变化的函数g(x',y',z',δ)＝0；
S5、局部坐标系下对三角形单元进行积分，获得三角形单元的体积，结合材料密度获取三角形单元质量和局部坐标系下质心位置，根据坐标转换矩阵获得三角形单元在整体坐标系下质心位置，应用质心公式计算变形前结构整体质心；
S6、按照步骤2的方法将变形后的四边形单元离散成三角形单元，按照步骤3的方法确定变形后三角形单元的局部坐标系O"X"Y"Z"；
S7、应用空间距离公式计算变形前后质心漂移量。


2.根据权利要求1所述的基于有限元分析的变厚度壳单元质心漂移量计算方法，其特征在于：在步骤S4中，坐标转换矩阵表述如下：



将f(x,y,z,...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹子振，李占芯，冉江南，韩佩彤，
申请(专利权)人：天津航天机电设备研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12