基于参数化建模的包带式星箭连接结构优化设计-论文.pdf

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1、第35卷第5期国防科技大学学报V01．35No．52013年1O月JOURNALOFNATIONALUNIVERSITYOFDEFENSETECHNOlY0ct．2013基于参数化建模的包带式星箭连接结构优化设计武新峰，刘观日，雷勇军，李谨(1．国防科技大学航天科学与工程学院，湖南长沙410073；2．北京宇航系统工程研究所，北京100076)摘要：采用MSC．Patran参数化建模和遗传算法进行包带式星箭连接结构优化设计。首先给出了包带连接结构二维轴对称模型优化设计过程中涉及的V形卡块刚度等效、包带预紧力模拟和载荷施加方法，以及强度和刚度约束条件、优化目标等内容；然后以某直径

2、为3m的包带连接结构为例进行了优化设计，并分析了对接框内延伸段长度和端头高度对应力及变形的影响；最后建立三维有限元模型进行静力分析。结果表明(1)该方法适用于包带连接结构的优化设计；(2)增加对接框内延伸段长度和端头高度能够提高整体连接刚度；(3)三维有限元模型与轴对称模型计算结果一致，验证了轴对称模型分析方法的正确性，以及V形卡块等效和预紧力模拟方法的有效性。关键词：包带连接结构；参数化建模；遗传算法；优化设计中图分类号：V414．1文献标志码：A文章编号：1001—2486(2013)05—0006—07Optimizingdesignofclampbandjointbas

3、edonparametermodelingmethod唧咖ng。，LIUGuanri，LEIYongjun，LIJ／n(1．CollegeofAerospaceScienceandEngineering，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，China；2．BeijingInstituteofAstronauticalSystemsEngineering，Bering100076，China)Abstract：Anew印plicationbasedontheparametermodelingmethodofMS

4、C．Patranandgenerationalgorithmwasproposedtodesigntheclampbandjoint．First，finiteelementtechniquesfor2-dimensionaxisymmetricanalysisofclampbandjointsweredeveloped，includingthemodelingofV—clamp，strappre—tensionandloads，andtheoptimizingconstrainsandobjectiveswerealsointroduced．Thenaclampbandjoin

5、twiththediameterbeing3mwasdesignedviathepresentedmethod．Finally，a3-dimensionfiniteelementmodelofthedesignedclampbandjointWasestablishedandanalyzed．Itindicatesthatthemethodisapplicabletothedesignofclampbandjoints，thattheconnectivestifnessisstrengthenedbyincreasingthelengthandheightoftheinnerr

6、ingoftheinterfacerings，andthatthemodelingmethodisprovedtobevalidbytheagreementsofthefiniteelementanalysisresultsof2-Dmodeland3-Dmode1．Keywords：clamphandjoint；parameterizcdmodelingmethod；generationalgorithm；optimizingdesign包带式星箭连接结构(ClampBandJoint，析。20世纪90年代中期，Robert首次采用非线CBJ)主要用于卫星一火箭的连接、分离过

7、程，因性有限元法和循环加载试验分析了包带连接结构其可靠性高、分离冲击低等优点，在航天领域得到的轴向承载能力；Takeuchi研究了分离冲击下了广泛的应用。目前，我国正研制大直径包带连结构响应预示方法，Jacob介绍了包带连接结构接结构，以往设计方法主要依赖于经验公式和试力学分析的有限元技术。近年来，国内秦朝验数据，可供参考的构型较少，初始设计结构质量烨和谭雪峰等针对包带连接结构的刚度、偏大，有较大的优化空间。然而，包带连接结构力承载能力和动力学响应等问题开展了系统的研学行为复杂，各构件之间存