[發(fā)明專利]基于多約束條件下的航天器雙筒并聯(lián)結(jié)構(gòu)承載設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711285993.1
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN107967393B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張華;劉漢武;趙啟龍;吳松;洪亞軍;柳征勇;唐平;李東穎
• 申請（專利權(quán)）人: 上海宇航系統(tǒng)工程研究所
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F30/15;G06F111/04;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.基于多約束條件下的航天器雙筒并聯(lián)結(jié)構(gòu)承載設(shè)計(jì)方法,所述雙筒并聯(lián)結(jié)構(gòu)的承力筒包括外筒、內(nèi)筒和支撐結(jié)構(gòu)，所述外筒和內(nèi)筒的頂部通過上法蘭和螺栓并聯(lián)連接，下部通過下法蘭和螺栓并聯(lián)連接，所述支撐結(jié)構(gòu)與所述外筒下部通過下法蘭和螺栓連接，其特征在于，所述承力筒聯(lián)合承載的設(shè)計(jì)方法包括步驟：

建立承力筒整體結(jié)構(gòu)的有限元模型；

對所述有限元模型進(jìn)行靜力學(xué)分析，提取所述內(nèi)筒、外筒的最大應(yīng)力；

對所述有限元模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，通過模態(tài)有效因子追蹤承力筒整體結(jié)構(gòu)的縱向、橫向、扭轉(zhuǎn)的第一階主頻率；

以所述承力筒整體結(jié)構(gòu)重量最小化為目標(biāo)，將預(yù)先設(shè)置的應(yīng)力許可約束條件對所述內(nèi)筒、外筒的最大應(yīng)力進(jìn)行優(yōu)化分析，及將預(yù)先設(shè)置的頻率約束條件對所述承力筒整體結(jié)構(gòu)的縱向、橫向、扭轉(zhuǎn)的第一階主頻率進(jìn)行優(yōu)化分析，獲得所述承力筒的質(zhì)量；

在獲得所述承力筒質(zhì)量的基礎(chǔ)上，對所述承力筒進(jìn)行載荷分析；

對所述外筒、內(nèi)筒的承載比例進(jìn)行分配，實(shí)現(xiàn)外筒、內(nèi)筒的聯(lián)合承載。

2.如權(quán)利要求1所述的航天器雙筒并聯(lián)結(jié)構(gòu)承載設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述建立承力筒整體結(jié)構(gòu)的有限元模型，包括步驟：

將帶預(yù)緊載荷的螺栓法蘭連接簡化為梁-彈簧數(shù)學(xué)模型；

建立所述外筒、內(nèi)筒、上法蘭、下法蘭和支撐結(jié)構(gòu)的有限元模型；

通過所述梁-彈簧數(shù)學(xué)模型按照實(shí)際物理結(jié)構(gòu)將所述外筒、內(nèi)筒、上法蘭、下法蘭和支撐結(jié)構(gòu)的有限元模型進(jìn)行連接，以形成所述承力筒整體結(jié)構(gòu)的有限元模型。

3.如權(quán)利要求1所述的航天器雙筒并聯(lián)結(jié)構(gòu)承載設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述對有限元模型進(jìn)行靜力學(xué)分析，提取所述內(nèi)筒、外筒的最大應(yīng)力，具體包括：

對所述承力筒整體結(jié)構(gòu)的有限元模型施加界面載荷和加速度過載載荷；

對所述界面載荷和加速度過載載荷進(jìn)行靜力學(xué)分析，提取所述內(nèi)筒的最大應(yīng)力和外筒的最大應(yīng)力。

4.如權(quán)利要求1所述的航天器雙筒并聯(lián)結(jié)構(gòu)承載設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述以承力筒整體結(jié)構(gòu)重量最小化為目標(biāo)獲得承力筒的質(zhì)量的同時(shí)，還包括獲得所述外筒壁厚度設(shè)計(jì)值和內(nèi)筒壁厚度設(shè)計(jì)值的步驟。

5.如權(quán)利要求1所述的航天器雙筒并聯(lián)結(jié)構(gòu)承載設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述對承力筒進(jìn)行載荷分析后，獲得所述外筒載荷和內(nèi)筒載荷的彎矩、軸力和剪切力。

6.如權(quán)利要求1所述的航天器雙筒并聯(lián)結(jié)構(gòu)承載設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述對所述外筒、內(nèi)筒的承載比例進(jìn)行分配，實(shí)現(xiàn)外筒、內(nèi)筒的聯(lián)合承載，包括步驟：

將所述上法蘭厚度作為設(shè)計(jì)變量；

計(jì)算分析所述外筒、內(nèi)筒載荷；

通過所述上法蘭的厚度變化計(jì)算出不同厚度變化下的載荷大小，以實(shí)現(xiàn)外筒、內(nèi)筒的承載比例分配。