集成autosea2 与modelcenter完成卫星整流罩隔音毯的优化设计_cae_产品创新数字化(plm)_90

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1、集成AutoSEA2与ModelCenter完成卫星整流罩隔音毯的优化设计_CAE_产品创新数字化(PLM)1．简介   卫星整流罩用于保护卫星及其它有效载荷，防止当运载火箭在大气中飞行时卫星受到气动力、气动加热及声振等有害环境的影响。整流罩作为运载火箭的重要组成部分，其设计需要遵循以下几个准则：   （1）整流罩外形选择要使抖振载荷和迎面阻力达到最小；   （2）整流罩结构的轻量化；   （3）整流罩的防热及降噪设计；   （4）要有相当大的有效空间(净空间)；   （5）整流罩要有良好的无线电波穿透性。

2、   将整流罩声振环境的预测纳入到设计阶段，是整流罩设计的重要任务，这需要恰当的分析工具支撑。运载火箭在大气中飞行时，受到的是高速湍流场和喷气噪声的激励。分析这一类宽频随机振源引起的结构响应问题，由于受到参数不确定性的影响，以及在高频段的计算资源限制，常规的模态法（含有限元）无法获得令人满意的结果。从60年代初发展起来的统计能量分析（SEA）方法可以克服传统模态分析方法遇到的困难，为解决复杂系统宽带高频动力学问题提供了一个有力工具。基于统计能量分析方法的商用声振预测软件AutoSEA2可以满足分析需要。  

3、 影响整流罩声振环境的诸多因素包括结构、材料、连接关系和隔音毯的设计。设计时既要满足整流罩降噪需求，又要保证轻量化。采用优化设计方法，对这些因素进行全局考虑，可以获得最优的整流罩设计。同时，一个自动化的声振环境设计与分析过程，将帮助设计人员在有限的时间内，通过寻优来获得更好的设计。   本文针对整流罩声振环境设计与优化问题，将基于统计能量法（SEA）的声振设计工具AutoSEA2集成到协同设计与优化平台ModelCenter中，实现了整流罩声振环境设计过程的自动化，并通过系统级的权衡设计和优化分析，获得了满

4、足降噪约束、重量最轻的最优隔音毯配置方案。   需要说明的是，本文的重点在于展示如何实现整流罩声振环境设计自动化与优化的方法。例子中所用的整流罩尺寸均为示意性数据，材料参数取自AutoSEA2软件的数据库，计算结果并不试图代表任何实际的整流罩系统。2．将AutoSEA2集成到ModelCenter集成与优化框架   2.1ModelCenter   ModelCenter是美国PhoenixIntegration公司开发的基于客户/服务器架构的过程集成和设计优化框架，它包括客户端的ModelCenter和服

5、务器端的AnalysisServer。ModelCenter软件作为一个可视化的过程集成建模环境和优化设计框架，用于快速建立多学科集成模型，并可通过各模块的自动运行，对整个模型进行参数分析、DOE（实验设计）、优化等设计空间数据探索。服务器端的AnalysisServer作为ModelCenter的后台支持系统，支持用户将需要的各种设计和分析软件按照规范封装、发布成网络上可重用组件（模块），用于在ModelCenter框架下建立集成的过程模型。   在ModelCenter框架下，用户只需对这些组件进行简单

6、的数据链接，即可非常方便地建立起自己的集成模型，而将主要精力集中在对设计结果的分析及优化层面。利用ModelCenter的自动机制，模型中的各种设计及分析模块可以自动运行，相关数据在其间自动传递，省却了用户手动运行一个个独立程序的繁琐，也彻底消除了手工数据传递过程中出错的可能性。利用ModelCenter，可以在确保结果正确性的前提下大大缩短设计周期，这使得用户在相同的时间内能够对模型进行更多的分析与权衡，获得对设计过程更全面的认识，得到更好的设计结果。   2.2AutoSEA2   AutoSEA2软件

7、是法国ESI公司的基于统计能量分析方法的高频结构振动、声学设计与分析工具软件。   作为AutoSEA2软件理论基础的统计能量分析（StatisticalEnergyAnalysis）方法起始于60年代航空航天工业，现已经发展成为预示复杂结构系统中高频动力学环境（声学和振动）的一种有效方法。统计能量分析方法以统计的观点、从能量的角度来分析复杂结构在外载荷作用下的响应。它运用能量流关系式对复合的、谐振的复杂结构进行动力特性、振动响应及声辐射的模拟和预测。   统计能量分析方法可快速、准确的模拟中高频段、宽频带

8、随机激励的复杂结构动力响应和声学特性。统计能量分析方法在某种程度上忽略了复杂结构的具体细节，同时很好地解决了声场与结构间的耦合问题，因而使得统计能量分析方法在结构设计之初，无法得知具体结构、受力细节情况下，也能有效的预估产品的结构振动和声学特性。   AutoSEA2软件能够帮助产品设计师在产品初始设计阶段就可以方便而准确的预估和控制产品的振动和声学特性，发现潜在问题；可以模拟采取降噪措施后的效果。   2.3整