一种星上支架类结构的可控形状混合优化设计方法技术

本发明专利技术涉及一种星上支架类结构的可控形状混合优化设计方法，包括以下步骤：(1)设计接口约束确定；(2)初始模型设计；(3)仿真条件设置；(4)拓扑优化目标设置与分析计算；(5)拓扑优化结果确认；(6)基于杆系结构的三维参数化建模；(7)杆系结构参数影响分析与确定；(8)开展面向制造的设计；(9)力学性能校核。本发明专利技术克服了传统拓扑优化直接光顺建模设计方法存在设计参数、时间、减重效果等不可控的问题，实现了星上支架类拓扑优化结构的形状可控、参数可控的轻量化设计；能够将拓扑优化结果到最终设计投产三维模型的轻量化设计建模过程流程化，减少对设计经验的依赖；将不可控的光顺建模设计转变为可控的参数化建模设计,能优化支架与星体之间的安装接口数量，实现面向工程实际的更优的优化设计结果；优化过程程序化、优化结果参数化更能够进一步实现自动化设计优化，通过一次优化实现一类结构的轻量化设计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种星上支架类结构的可控形状混合优化设计方法，属于空间飞行器结构。

技术介绍

1、卫星结构是卫星的关键组成部分，其主要功能是支撑有效载荷及仪器设备，并提供必要的安装空间，承受和传递作用在卫星上的静、动载荷，保证强度和刚度。结构重量是卫星的一项重要指标，一般有明确的轻量化设计需求，结构的轻量化设计一直贯穿整个设计过程。卫星结构大量使用箱板式结构与各种支架类结构，通过总体构型布局设计、主次结构一体化设计、增加减轻孔减轻槽设计、使用轻质材料等传统方法实现结构轻量化设计,而箱板式结构、传统机械加工结构的设计、分析与制造技术较成熟，重量、成本、周期难有大幅度提升。为了进一步降低结构重量，随着增材制造技术的发展，卫星上开始使用拓扑优化与增材制造相结合的技术，有效实现了部分星上支架类结构的大幅减重设计。

2、一般采用拓扑优化直接光顺建模设计方法，具体步骤简述如下:设计接口约束确定、初始模型设计、仿真条件设置、拓扑优化目标设置与分析计算、拓扑优化结果确认、光顺设计建模、力学性能校核。典型应用为张立华等在《嫦娥四号任务中继星“鹊桥”技术特点》中应用本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种星上支架类结构的可控形状混合优化设计方法，其特征在于：包括以下步骤，

2.根据权利要求1所述的星上支架类结构的可控形状混合优化设计方法，其特征在于：步骤(6)基于杆系结构进行三维参数化建模，具体为：

3.根据权利要求1所述的星上支架类结构的可控形状混合优化设计方法，其特征在于：步骤(7)确定杆系结构主要设计参数，具体为：

4.根据权利要求3所述的星上支架类结构的可控形状混合优化设计方法，其特征在于：步骤(7.1)分析确定单实心杆状态参数对支架一阶固有频率的影响，具体为：

5.根据权利要求4所述的星上支架类结构的可控形状混合优化设计方...

【技术特征摘要】

1.一种星上支架类结构的可控形状混合优化设计方法，其特征在于：包括以下步骤，

2.根据权利要求1所述的星上支架类结构的可控形状混合优化设计方法，其特征在于：步骤(6)基于杆系结构进行三维参数化建模，具体为：

3.根据权利要求1所述的星上支架类结构的可控形状混合优化设计方法，其特征在于：步骤(7)确定杆系结构主要设计参数，具体为：

4.根据权利要求3所述的星上支架类结构的可控形状混合优化设计方法，其特征在于：步骤(7.1)分析确定单实心杆状态参数对支架一阶固有频率的影响，具体为：

5.根据权利要求4所述的星上支架类结构的可控形状混合优化设计方法，其特征在于：所述步骤(7.1.3)中改变某根连杆的外径不小于最小外径范围时对一阶固有频率的变化率，其计算方法具体为：

6.根据权利要求4所述的星上支架类结构的可控形状混合优化设计方法，其特征在于：所述步骤(7.1.3)某根连杆的不同外径对支架一阶固有频率的影响程度根据支架实际情况确定，当取消或者改变直径时对支架一阶固有频率的影响均不足一定值时，此连杆可以取消。

7.根据权利要求4所述的星上支架类结构的可控形状混合优化设计方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘江，张月阳，田宗军，刘质加，扈勇强，冯振伟，徐欣，沈理达，谢德巧，
申请(专利权)人：航天东方红卫星有限公司，
类型：发明
国别省市：