大型航天器桁架式主承力结构构型拓扑优化研究

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1、V01．23No．2航天器工程第23卷第2期!!兰旦垒垦堡堡堡垒!!兰坠鱼!型垦垦垦!堕鱼!!!!至!旦大型航天器桁架式主承力结构构型拓扑优化研究郝宝新(中国空周志成曲广吉李东泽间技术研究院，北京100094)摘要针对桁架结构和拓扑优化的特点，提出了一种连续体一离散体两级拓扑优化策略。应用该策略对大型航天器桁架式主承力结构的构型进行了优化设计。首先，使用HyperWorks软件对桁架结构的设计空间进行了有限元建模，应用连续体结构拓扑优化方法，得出了五传力点和七传力点两种准桁架结构形式，并提炼出与之对应的桁架结构；然后，对所得桁架结构进行拓展，并应用桁架式结构拓扑设计

2、优化系统(TODOSST)对拓展后的桁架基结构进行了离散体结构拓扑优化，得到了五传力点和七传力点两种桁架方案。经对比，七传力点桁架构型方案在基频拓展性、设备预留空间可用性等方面均有比较明显的优势，可作为后续设计的基础。文章应用连续体一离散体两级拓扑优化策略，得到了满足基本设计要求的桁架结构基本构型，可为详细结构设计提供参考；所用优化策略也可为同类桁架结构设计提供借鉴。关键词大型航天器；桁架结构；优化策略；连续体结构拓扑优化；离散体结构拓扑优化中图分类号：V414．19文献标志码：ADoI：10．3969／j．issn．1673—8748．2014．02．008Res

3、earchonConfigurationTopologyOptimizationforMainTrussStructureofLargeSpacecraftHAOBaoxinZHOUZhichengQUGuangjiLIDongze(ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094，China)Abstract：Accordingtothepropertiesoftrussstructureandtopologyoptimization，atwo—stagestrategyofsuccessivelyapplyingcontin

4、uumanddiscretestructuretopologyoptimizationispro—posed．Anoptimizationdesignforthemaintrussstructureofalargespacecraftisperformedusingtheoptimizationstrategy．First，afiniteelementmodelofthedesigndomainforthetrussstructureisconstructedinHyperWorks，andthetopologyoptimizationofcontinuumstru

5、ctureisthenappliedtOgenerateafive——juncturestructuretruss——likeconfigurationandaseven——junctureone，whicharelatertransferredintocorrespondingtrussstructureconfigurations．Second，afteraddingotherpossiblenodesandrodstothetwokindsofconfigurations，thetopologyoptimiza—tionofdiscretestructurei

6、scarriedoutbyusingTODOSST(topologydesignoptimizationsystemofstructurewithtruss)tOachievefinaltrussconfigurationsforthebothtrussstructures．Theonebasedonseven——juncturetrussstructureisselectedasfoundationforlaterdesignaftercompar——isonbecauseofitsclearadvantagesinfirstmodalfrequencyexpan

7、dability，equipment—reservedspaceusabilityandotheraspects．Byusingthetwo—stagestrategyofsuccessivelyapplyingcontin—uumanddiscretestructuretopologyoptimization，thispaperachievesthetrussconfigurationwhichmeetsthebasicrequirementswellandcanbeusedasareferencefordetailedstructurede一收稿日期：201