应用OptiStruct软件的太阳翼基板结构优化

《应用OptiStruct软件的太阳翼基板结构优化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第2O卷第6期航天器工程Vo1．2ONo．62011年ii月SPACECRAFTENGINEERING63应用OptiStruct软件的太阳翼基板结构优化盛聪曾福明濮海玲(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要应用AltairOptiStruct软件独有的复合材料优化技术，针对非连续铺层复合材料，对某卫星太阳翼基板结构进行了优化设计。整个基板结构优化设计过程包括两个阶段：概念设计阶段和系统设计阶段。首先，在概念设计阶段利用自由尺寸优化模块，对太阳翼基板结构进行了拓扑优化；然后，在系统设计阶段利用尺寸优化模块完成了铺层厚度的优化。在经验设计方案中，太阳翼基板面板质量为3

2、．6kg，经优化设计后，基板面板质量为1．7kg，减少了53。关键词航天器；太阳翼基板结构；复合材料；优化设计中图分类号：V414．8文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2011．06．010文章编号：1673—8748(2011)06—0063—06OptimizationofSolarPanelStructuresbyUsingOptiStructSHENGCongZENGFumingPUHailing(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Ab

3、stract：Theoptimaldesignofsomesatellite’SsolarpanelstructuresisperformedwithsoftwareAltairOptiStructwhichhasparticularoptimizationdesignmethodology．Thedifficultproblemofnoncontinuousplyoptimizationissolved．Theoptimaldesignincludesthefollowingphases：con—eeptdesignanddetaildesign．Inconceptdesig

4、nphasethetopologyoptimizationisperformedbyusingfreesizingmodule，thenindetaildesignphasethesizingoptimizationisperformedtocon—trolthethicknessofeachplybundle．Comparedtotheexperientialdesigninwhichthemassofthesolarpanelsubstratesheetis3．6kg，themassofthesolarpanelsubstratesheetisreducedby53to1．

5、7kgafteroptimization．Keywords：spacecraft；solarpanelstructure；compositematerial；optimaldesignl引言铺设而成]。根据不同区域的强度要求和刚度要求，在面板不同局部区域需要设计不同的铺层数，碳纤维复合材料／铝蜂窝夹层板以其比强度从而形成非连续铺层。基板结构方案设计通常采高、比刚度大、质量轻、隔热抗振和热膨胀系数可用经验或继承设计的方案，在不同区域设计完铺设计等优异性能，广泛地应用于航天器结构中l_1]。层数后，再利用有限元法进行校核分析计算，这种为了减小基板质量和提高基板刚度，航天器刚性未经过

6、设计优化的方案易导致碳纤维复合材料的太阳翼基板主要采用碳纤维／铝蜂窝夹层结构，基利用率较低。板面板一般由碳纤维复合材料制作的空心网格层目前常用的商业软件，如Patran／Nastran、An一收稿日期：201I-05—04：修回日期：2011一O7—28基金项目：国家重大科技专项工程作者简介：盛聪(1985一)，女，工程师，从事航天器结构与机构设计分析工作。64航天器工程sys等能够进行复合材料纤维角度、厚度的优化[3，但是无法对太阳翼这种特殊的非连续铺层的复合材料结构进行优化，而AltairOptiStruct软件(简称OptiStruct)具备独有的复合材料优化技术，可对每

7、个单元的单层厚度单独进行优化，从而解决了非连续铺层复合材料优化设计的难题。本文在某卫星碳纤维／铝蜂窝太阳翼基板结构经验设计方案的基础上，首先利用HyperMesh软图1经验设计方案太阳翼网格面板铺层件建立了太阳翼结构设计优化分析的有限元模型，Fig．1Solarpanelfacesheetofexperientialdesign然后利用OptiStruct软件对基板结构进行了优化设计。整个基板结构优化设计过程包括两个阶段：概2．2模态分析结果念设计阶段和系统设计阶段。首先，在概念设计阶设计完