一种运载火箭发射动力学有限元智能后处理方法技术

本发明专利技术公开了一种运载火箭发射动力学有限元智能后处理方法，该方法的具体步骤如下：步骤S1，在计算机程序中自动生成数据处理命令和控制命令；步骤S2，在有限元后处理软件中调用控制命令并自动批量处理数据；步骤S3，在计算机程序中智能识别特殊时刻，自动标注绘图。本发明专利技术能够提高数据后处理效率，减小工作量，同时降低错误。同时降低错误。同时降低错误。

【技术实现步骤摘要】
一种运载火箭发射动力学有限元智能后处理方法


[0001]本专利技术属于发射动力学后处理
，具体涉及一种运载火箭发射动力学有限元智能后处理方法。

技术介绍

[0002]运载火箭发射系统涉及运载火箭、发射架、起竖装置、发射平台等相关要素，涉及机械、液压、控制、动力学等诸多学科，具有多种工作剖面、多种发射环境等工况组合。运载火箭发射系统涉及要素多、专业广、系统技术状态新、使用状态多，属于强非线性复杂耦合系统问题。因而设计新型号运载火箭时，往往需要通过大量仿真工况计算，综合考察运载火箭发射动力学特性。
[0003]运载火箭发射动力学特性分析通常需要关注运载火箭三方向位移、速度、角速度、加速度、角加速度分量、适配器/滑块与导轨接触力以及离架时刻间隙等多条曲线参数。在运载火箭发射过程中，存在运载火箭发动机点火时刻、运载火箭开始运动时刻、特征点离架时刻、适配器离架时刻、箭底离架等特殊时刻，上述时刻为运载火箭发射过程中约束状态发生突变时刻或动力学关注特征时刻。上述特征时刻参数往往影响运载火箭发射动力学特性，需要对此进行分析。除此之外，发射动力学仿真分析通常需要对大量不同发射工况中的动力学特性进行分析，存在提取数据量大、提取慢、数据非线性强的特点。
[0004]现有的发射动力学批量后处理方法，主要依靠手动逐个导出数据并查看、人工识别特殊时刻，进而对仿真计算结果进行分析，存在数据导出量大、人工成本高、分析难的特点，人工批量处理大量发射动力学工况数据并进行分析工作量大、处理效率低下、容易出现人为错误。
专利技术内容
[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种运载火箭发射动力学有限元智能后处理方法，能够提高数据后处理效率，减小工作量，同时降低错误。
[0006]本专利技术是通过下述技术方案实现的：
[0007]一种运载火箭发射动力学有限元智能后处理方法，该方法的具体步骤如下：
[0008]步骤S1，在计算机程序中自动生成数据处理命令和控制命令；
[0009]步骤S2，在有限元后处理软件中调用控制命令并自动批量处理数据；
[0010]步骤S3，在计算机程序中智能识别特殊时刻，自动标注绘图。
[0011]进一步的，步骤S1的具体过程为：
[0012]S101：确定要输出的数据，即在运载火箭发射系统的计算结果中选择要生成的运动学参数和力学参数：在有限元后处理软件中导入运载火箭发射系统上的预设观测点的ID，选择预设观测点的空间信息、火箭质心点的运动学参数及运载火箭发射系统内的接触部件的接触力的力学参数；其中，所述空间信息包括时间参数和坐标数据，所述运动学参数包括位移、速度、角位移及角速度；
[0013]S102：在计算机程序中预先生成打开计算结果的命令，依据步骤S101选择的运动学参数和力学参数，自动生成数据处理命令，数据处理命令用于自动输出所需数据，并根据数据处理命令自动生成有限元后处理软件可识别的控制命令，控制命令用于控制数据处理命令的运行，进而自动输出所需数据，即步骤S101中的空间信息、运动学参数和力学参数，并生成控制命令文件，且所述控制命令文件保存为有限元后处理软件可识别的文件格式。
[0014]进一步的，步骤S2的具体过程为：
[0015]S201：调用有限元后处理软件；
[0016]S202：在有限元后处理软件环境下，优先打开计算结果文件，运行步骤S1生成的控制命令，控制数据处理命令的运行，自动输出所需数据，即步骤S101中的空间信息、运动学参数和力学参数，并将所述空间信息、运动学参数和力学参数保存至指定路径。
[0017]进一步的，步骤S3的具体过程为：
[0018]S301：导入步骤S2指定路径下的空间信息、运动学参数和力学参数；将数据导入到计算机程序中提前预设的矩阵中；
[0019]S302：根据空间信息、运动学参数和力学参数识别运载火箭发射系统的发射过程中的各个特殊时刻ts
i
及各个特殊时刻ts
i
对应的特殊时刻标记线L
i
以及特殊时刻对应点P
i
；
[0020]S303：根据特殊时刻标记线L
i
以及特殊时刻对应数据点P
i
自动绘制运动学参数的图像，并在图中自动标注特殊时刻标记线L
i
以及特殊时刻对应数据点P
i
；
[0021]S304：保存步骤S303生成的图片。
[0022]进一步的，步骤S302的具体步骤为：
[0023]S3021：根据已有时间参数、坐标数据及力学参数判定各个特殊时刻ts
i
，i为特殊时刻的个数；
[0024]S3022：寻找特殊时刻ts
i
对应矩阵的时间列的行数N
i
，并存储；
[0025]S3023：通过行数N
i
对应的数据值定位到特征时刻ts
i
，并提取该特征时刻ts
i
对应的运动学参数；提取各运动学参数在行数N
i
对应的数据值，生成特殊时刻标记线L
i
以及特殊时刻对应数据点P
i
，并存储数据。
[0026]进一步的，判定特殊时刻ts
i
的方法为：根据已有的闭锁器解锁时间确定运载火箭发射系统的弹动时刻，当运载火箭发射系统的适配器的观测点坐标第一次大于或等于发射筒的观测点坐标且适配器与发射筒的接触力为零时，确定适配器出筒时刻，当运载火箭发射系统的尾部的观测点坐标第一次大于或等于筒口的观测点坐标且尾部与筒口的接触力为零时，确定尾部出筒时刻。
[0027]进一步的，寻找特殊时刻ts
i
对应矩阵的时间列的行数N
i
的方法为：自动查找各个特征时刻ts
i
的时间值，直到运动学参数在所述矩阵的时间列第一次大于或等于特殊时刻ts
i
的时间值时，确定此时间值所在的行数N
i
即为特征时刻ts
i
所在的行数N
i
。
[0028]进一步的，所述计算机程序采用MATLAB，C语言或Python。
[0029]有益效果：
[0030](1)本专利技术基于计算机程序设计和有限元后处理软件，实现高效率、智能化的数据后处理，批量自动提取动力学特性曲线，精准识别并标注特征时刻，自动绘图并标注特征时刻标记线和特征时刻标记点，极大提高发射动力学后处理及分析效率。
[0031](2)本专利技术的步骤S1的在计算机程序中预先生成打开计算结果的命令，依据选择的运动学参数和力学参数，自动生成数据处理命令，并根据数据处理命令生成有限元后处理软件可识别的控制命令，实现了命令流快速准确的生成。
[0032](3)本专利技术的步骤S2在有限元后处理软件环境下，优先打开计算结果文件，运行控制命令，控制数据处理命令的运行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种运载火箭发射动力学有限元智能后处理方法，其特征在于，该方法的具体步骤如下：步骤S1，在计算机程序中自动生成数据处理命令和控制命令；步骤S2，在有限元后处理软件中调用控制命令并自动批量处理数据；步骤S3，在计算机程序中智能识别特殊时刻，自动标注绘图。2.如权利要求1所述的一种运载火箭发射动力学有限元智能后处理方法，其特征在于，步骤S1的具体过程为：S101：确定要输出的数据，即在运载火箭发射系统的计算结果中选择要生成的运动学参数和力学参数：在有限元后处理软件中导入运载火箭发射系统上的预设观测点的ID，选择预设观测点的空间信息、火箭质心点的运动学参数及运载火箭发射系统内的接触部件的接触力的力学参数；其中，所述空间信息包括时间参数和坐标数据，所述运动学参数包括位移、速度、角位移及角速度；S102：在计算机程序中预先生成打开计算结果的命令，依据步骤S101选择的运动学参数和力学参数，自动生成数据处理命令，数据处理命令用于自动输出所需数据，并根据数据处理命令自动生成有限元后处理软件可识别的控制命令，控制命令用于控制数据处理命令的运行，进而自动输出所需数据，即步骤S101中的空间信息、运动学参数和力学参数，并生成控制命令文件，且所述控制命令文件保存为有限元后处理软件可识别的文件格式。3.如权利要求2所述的一种运载火箭发射动力学有限元智能后处理方法，其特征在于，步骤S2的具体过程为：S201：调用有限元后处理软件；S202：在有限元后处理软件环境下，优先打开计算结果文件，运行步骤S1生成的控制命令，控制数据处理命令的运行，自动输出所需数据，即步骤S101中的空间信息、运动学参数和力学参数，并将所述空间信息、运动学参数和力学参数保存至指定路径。4.如权利要求3所述的一种运载火箭发射动力学有限元智能后处理方法，其特征在于，步骤S3的具体过程为：S301：导入步骤S2指定路径下的空间信息、运动学参数和力学参数；将数据导入到计算机程序中提前预设的矩阵中；S302：根据空间信息、运动学参数和力学参数识别运载火箭发射系统的发射过程中的各个特殊时刻ts
i
及各个特殊时刻ts
i
对应的特殊时刻标记线L
i
以及特殊时刻对应点P
i
；S303：根据特殊时刻标记线L
i
以及特殊时刻对应数据点P
...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜毅，王登，杨宝生，张曼曼，王璟慧，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：