[发明专利]针对卫星桁架结构三维模型自适应创建和更新的方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星桁架结构技术领域，具体地，涉及一种针对卫星桁架结构三维模型自适应创建和更新的方法。

背景技术

随着卫星结构高承载能力和轻量化设计的发展需求日趋强烈，复合材料桁架结构因其空间开敞性能优、受运载包络尺寸限制少、易于进行在轨展开或装配等优点，且所形成的结构系统通常为高次超静定结构，能有效的承受多向多类型耦合载荷的能力，刚度和整体性较好，特别适合有大跨度甚至超大跨度安装需求的结构中应用。从应用范围上看，卫星结构中应用的桁架属于广义的桁架结构，包含狭义的桁架、刚架、梁或杆的组合结构等，其主体是由桁架杆件和桁架接头组成。随着桁架结构一体化成型工艺和大型桁架结构装配工艺的发展，各种结构形式的桁架结构在各类卫星结构系统中得到了越来越广泛的应用，且结构形式呈现大型化复杂化的发展趋势。

桁架结构三维设计建模是一个非常繁琐复杂的工作，其需要经过概念设计、初始设计和详细设计等多个阶段的迭代和修改，设计调整和修改工作量巨大，设计周期冗长。虽然传统设计建模方法能够实现桁架结构三维模型的设计创建，但随着卫星桁架结构的大型化复杂化的发展需求，桁架结构三维设计建模也面临着诸多挑战和困难，主要表现在：

(1)桁架结构系统的大型化发展使得结构元件数量迅速增加，三维模型设计建模的工作量呈显著放大的趋势。虽然，通常情况下桁架结构中存在大量相似元件，但传统的建模方式仍然只能逐个元件单独建模装配，缺乏针对相似元件的自适应快速建模的能力。

(2)桁架结构系统的复杂化趋势使得桁架内部连接关系日趋复杂，同一桁架接头上连接的桁架杆件越来越多，形成空间构型极其复杂的接头，进一步加大了桁架结构特别是接头的三维设计建模难度。

(3)桁架结构元件三维模型设计建模过程中存在着互为参照的关系，即桁架杆件需以连接接头为建模参照和装配参照，桁架接头各通榫头需以连接的各桁架杆件为建模参照和装配参照。而在实际设计建模过程中，这种互为参照的关系受人为因素影响较大，存在着一定的随意性和不确定性，桁架系统元件之间缺乏统一的参照和装配关系，使得桁架元件三维模型再生极易受到参照关系的影响而产生失败的可能。

(4)伴随着研制过程，桁架结构会随外部需求的变化而进行全局或局部的模型重构或更新。参照和装配关系复杂多样性，同时还会在桁架结构需要适应外部需求变化进行重构或更新时引起设计模型再生失败的可能，无法适应外部需求变化而进行结构系统的自适应更新，显著影响桁架结构系统模型的稳定性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种针对卫星桁架结构三维模型自适应创建和更新的方法。

根据本发明提供的针对卫星桁架结构三维模型自适应创建和更新的方法，包括如下步骤：

步骤1：在桁架结构三维模型起始位置建立桁架结构对应的骨架模型，在骨架模型中根据整星布局坐标系定义接头中心点和依附上述中心点的局部参照坐标系；

步骤2：在骨架模型中，运用空间曲线将接头中心点首尾连接，形成桁架结构对应的线框构型；

步骤3：选取参数化杆件模板，在桁架结构装配模型下自动进行与步骤2中的线框构型对应的桁架杆件实体化建模，并按照依附中心点局部参照坐标系自行完成装配；

步骤4：以骨架模型中的接头中心点作为桁架接头三维模型的基础，将汇集于同一接头的杆件参数化截面几何信息导入桁架接头三维模型，自动进行桁架接头实体化建模和装配；

步骤5：当骨架中线框构型发生更改或桁架接头中心点坐标更新时，桁架结构系统以自适应的方式进行重构，或者重新创建、更新结构元件。

优选地，所述步骤1包括：在桁架结构三维模型中建立prt格式的对应桁架结构的骨架模型，根据整星布局坐标系定义骨架基础坐标系，基于该骨架基础坐标系定义桁架接头中心点坐标和依附中心点的局部参照坐标系；

所述桁架接头中心点坐标是指：在骨架模型中建立的与桁架接头几何中心相对应的通过空间坐标形式进行描述的空间几何点；

依附中心点的局部参照坐标系是指：在骨架模型中参照整星布局坐标系所建立的依附于桁架接头中心点坐标且与整星布局坐标系一致的局部参照坐标系。

优选地，所述步骤4包括：复制汇集于同一接头的杆件参数化截面几何并向接头三维模型发布，根据杆件曲线定义的延伸方向自动进行接头实体化建模，并按照局部参照坐标系自行完成装配。

优选地，所述步骤5中的卫星桁架结构元件包括三维模型形式的桁架杆件、桁架接头。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：