[發明專利]多點支撐結構的載荷傳遞路徑優化方法

有效

• 申請號: 202010546886.5
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111783285B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 錢林方;陳光宋;湯勁松;陳龍淼;徐亞棟
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/11;G06F17/16;G06F119/14
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 汪清

1.一種多點支撐結構的載荷傳遞路徑優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、建立多點支撐結構的柔性支撐剛度模型；

步驟2、建立多點支撐結構的剛性支撐剛度模型；

步驟3、建立多點支撐結構的載荷傳遞路徑動力學模型；

步驟4、設置非承載結構的振動過載為優化目標：

其中，外載荷作用下的3個方向振動過載為包含3個方向的平動加速度為3個歐拉轉動角加速度ε_c，r_a為多自由度系統質心至非承載結構的位置a的矢徑，ω_c為多自由度系統的轉動角速度；

步驟5、設置柔性支撐結構的動力學參數和位置參數為優化設計變量：將柔性支撐結構的動力學參數和位置參數作為柔性支撐結構的優化設計變量：

V＝{k_s,c_s,r_a,r_b}^T

其中k_s為柔性支撐結構的剛度，c_s為柔性支撐結構的阻尼；柔性支撐結構位置參數在系統支撐平面坐標系兩個方向的分量分別為r_a和r_b；

步驟6、建立載荷傳遞路徑優化設計模型：

其中：“min”表示最小值，“model”表示數學模型，“Var”表示優化設計變量，||·||表示矢量2范數；M_c為廣義質量矩陣，C_c為廣義阻尼矩陣，為廣義加速度矢量，包含3個方向的平動加速度和3個歐拉轉動角加速度ε_c，為廣義速度矢量；Q_c為廣義外力矢量；

步驟7、通過優化算法獲得最優的柔性支撐結構的動力學參數和位置參數。

2.根據權利要求1所述的多點支撐結構的載荷傳遞路徑優化方法，其特征在于，步驟1建立多點支撐結構的柔性支撐剛度模型為：

其中f_s為柔性支撐結構提供的支撐力，x_s為柔性支撐結構的位移，為柔性支撐結構的速度。

3.根據權利要求1所述的多點支撐結構的載荷傳遞路徑優化方法，其特征在于，步驟2建立多點支撐結構的剛性支撐剛度模型為：

f_hi＝k_hix_hi

其中f_hi為第i個剛性支撐結構提供的支撐力，k_hi為第i個剛性支撐結構的剛度，x_hi為第i個剛性支撐結構的位移。

4.根據權利要求1所述的多點支撐結構的載荷傳遞路徑優化方法，其特征在于，步驟3建立多點支撐結構的載荷傳遞路徑動力學模型，建立3個方向力f和3個方向的力矩τ的表達式：

其中e_c為外部載荷f_c的方向，e_s為柔性支撐結構提供的支撐力f_s的方向，e_hi為第i個剛性支撐結構提供的支撐力f_hi的方向，r_c為多自由度系統質心到外部載荷f_c作用點的距離，r_s為多自由度系統質心到柔性支撐結構提供的支撐力f_s作用點的距離，r_hi為多自由度系統質心到第i個剛性支撐結構提供的支撐力f_hi作用點的距離，e_rc為多自由度系統質心到外部載荷f_c作用點的矢量方向，e_rs為多自由度系統質心至柔性支撐結構提供的支撐力f_s作用點的矢量方向，e_rhi為多自由度系統質心至剛性支撐結構提供的支撐力f_hi作用點的矢量方向，×表示矢量叉乘操作。

5.根據權利要求1所述的多點支撐結構的載荷傳遞路徑優化方法，其特征在于，步驟7優化算法采用遺傳算法結合序列二次規劃的方法進行載荷傳遞路徑優化設計模型的求解。