航天器组合体界面数据恢复、模型修正及软件开发

发布时间：2023-11-28 17:55

　　组合体是航天器常见的结构形式,星箭耦合、空间站舱段连接等,均是典型的组合体结构。在对这种精密复杂结构进行动力学建模分析时,往往会存在较大的困难。首先是高度复杂结构带来的庞大计算量,在对计算结果要求较高时,通常需要对结构划分较为精密的网格,这意味着计算量的大幅提升。其次是有限元模型的准确性,准确的有限元模型,对实验与仿真的吻合度以及仿真对实际的预示能力起决定性作用。本文围绕这两个关键技术问题,对组合体的高效计算以及复杂模型的有限元模型修正进行了探究。首先是组合体结构的动力学计算,本文研究了经典的Craig-Bampton子结构方法,它的基本思想是将一个组合体结构划分成若干子结构,然后进行子结构缩减,通过子结构之间的连接关系进行结构组装计算。本文对子结构的凝聚、整体结构的组装、子结构数据的恢复进行研究,利用Craig-Bampton方法进行子结构的动特性以及动响应分析。然后基于本方法对子结构界面进行研究,导出了凝聚在子结构界面的刚体载荷以及与之对应的刚体质心加速度。模型修正也是复杂结构准确建模的必备环节,即利用结构的实验结果对有限元模型进行修正,从而提高有限元模型和实际模型的吻合度,这样最...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的背景、研究目的和意义
    1.2 组合体结构界面数据恢复
    1.3 有限元模型修正技术
    1.4 Patran/Nastran软件二次开发简介
    1.5 本文研究内容
第2章 模态综合法与组合体界面数据恢复
    2.1 引言
    2.2 Craig-Bampton子结构方法基本理论
    2.3 组合体界面数据恢复技术
        2.3.1 模态位移法
        2.3.2 模态加速度法
        2.3.3 界面数据恢复
    2.4 算法验证
        2.4.1 模态分析
        2.4.2 瞬态响应分析
        2.4.3 界面凝聚力、质心加速度分析
    2.5 本章小结
第3章 组合体界面数据恢复软件开发
    3.1 引言
    3.2 软件总体设计
        3.2.1 软件总体框架
        3.2.2 软件整体界面
    3.3 算例验证
        3.3.1 模型尺寸及参数
        3.3.2 模态分析性能验证
        3.3.3 瞬态响应分析性能验证
    3.4 本章小结
第4章 基于优化理论和代理模型的模型修正技术
    4.1 引言
    4.2 粒子群方法
        4.2.1 粒子群算法基本原理
        4.2.2 粒子群算法的改进
    4.3 遗传算法
        4.3.1 遗传算法基本原理
        4.3.2 染色体的进化
    4.4 基于代理模型方法的模型修正
        4.4.1 方法背景
        4.4.2 初样设计
        4.4.3 径向基函数代理模型
        4.4.4 基于径向基函数代理模型的模型修正
    4.5 算法验证
        4.5.1 弹簧支撑梁模型
        4.5.2 复合材料螺栓连接板模型修正
    4.6 本章小结
第5章 模型修正软件开发
    5.1 引言
    5.2 软件总体设计
        5.2.1 软件总体框架
        5.2.2 软件整体界面
    5.3 算例验证
        5.3.1 设备与舱段之间连接
        5.3.2 舱段之间连接
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间参与的科研项目
致谢



本文编号：3868644