一种单元刚度矩阵求解与总体刚度矩阵组装方法及设备技术

本发明专利技术公开一种单元刚度矩阵求解与总体刚度矩阵组装方法及设备，涉及结构动力学技术领域。本发明专利技术通过将训练好的神经网络模型作为单元刚度矩阵确定模型，以处理好的节点坐标矩阵为输入，以单元刚度矩阵为输出，能够较为快速的计算出所需的单元刚度矩阵。并且应用于航天器大尺寸柔性附件的计算中，还能够避免大尺寸带来的有限元计算爆炸问题，提高模型计算效率和模型计算时效性。基于单元刚度矩阵进行总体刚度矩阵的组装确定，还能为大尺寸柔性附件在轨组装阶段的结构振动控制提供实时的模型基础，在提高计算速度的前提下保证了结构振动控制精度。控制精度。控制精度。

【技术实现步骤摘要】
一种单元刚度矩阵求解与总体刚度矩阵组装方法及设备


[0001]本专利技术涉及结构动力学
，特别是涉及一种单元刚度矩阵求解与总体刚度矩阵组装方法及设备。

技术介绍

[0002]随着科技进步以及世界各国的航空航天工程的发展，航天器上携带的柔性部件质量增加、尺寸增大，柔性部件的振动对于设备的影响不再可以忽视，使得整个设备不再可以直接视作一个刚体，柔性部件增加也让柔性航天器产生了预期以外的振动，让原先的模型难以对产生振动的航天器进行控制，同时传统的有限单元法并不能及时的得到较为高精度的单刚矩阵计算结果。基于此，高精度且快速的建模成为任务刚需，在传统方法不能满足任务需求的前提下，快速且准确的求解单元刚度矩阵成为急需解决的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种单元刚度矩阵求解与总体刚度矩阵组装方法及设备，能够快速且准确的求解单元刚度矩阵，以解决由于尺寸过大带来的航天器柔性附件单刚矩阵计算效率低的问题，提高动力学计算的实时性，实现结构动力学在轨实时计算与分析。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单元刚度矩阵求解与总体刚度矩阵组装方法，其特征在于，应用于航天器柔性部件的计算；所述方法包括：获取节点坐标矩阵；其中，节点坐标系的定义如下，x轴为沿柔性部件长度延长线方向坐标轴，y轴为与x轴垂直方向所定义的坐标轴；对所述节点坐标矩阵进行处理得到输入数据；将所述输入数据输入至单元刚度矩阵确定模型得到单元刚度矩阵；所述单元刚度矩阵确定模型为采用历史训练样本数据集训练得到的神经网络模型；所述历史训练样本数据集包括多个样本训练对，每一所述样本训练对均由历史输入数据和历史单元刚度矩阵构成；根据所述单元刚度矩阵确定总体刚度矩阵。2.根据权利要求1所述的单元刚度矩阵求解与总体刚度矩阵组装方法，其特征在于，所述对所述节点坐标矩阵进行处理得到输入数据，具体包括：将所述节点坐标矩阵转换为L*C*N的三维数据；其中，L为节点的x坐标，C为节点的y坐标，N为通道数。3.根据权利要求2所述的单元刚度矩阵求解与总体刚度矩阵组装方法，其特征在于，所述样本训练对的构建过程包括：获取历史节点坐标矩阵，并采用高斯积分法确定所述历史节点坐标矩阵对应的单元刚度矩阵；对所述历史节点坐标矩阵进行处理得到历史输入数据；基于单元刚度矩阵的特性简化与所述历史节点坐标矩阵对应的单元刚度矩阵得到历史单元刚度矩阵；所述单元刚度矩阵的特性包括：无应变应力特性和主对角线对称特性；基于所述历史输入数据和所述历史单元刚度矩阵形成所述样本训练对。4.根据权利要求1所述的单元刚度矩阵求解与总体刚度矩阵组装方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘向东，朱凯祺，刘海阔，杜长坤，路平立，陈振，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：