[发明专利]一种基于有限元分析的航天装置结构三维热变形测量方法

权利要求书

1.一种基于有限元分析的航天装置结构三维热变形测量方法，其特征在于，建立航天装置结构的三维热变形有限元模型；在地面模拟环境下，采集航天装置结构的多点热变形数据，以及航天装置结构的本体温度分布物理场数据；使用地面模拟环境下采集的数据，采用拟合方法对航天装置结构的热变形有限元模型的参数进行修正，建立结构热变形与温度物理场作用的准确映射关系；在轨工作状态下，采用经过参数修正的热变形有限元模型，将航天装置结构在轨实测的物理场数据作为模型输入，得到航天装置结构的在轨三维热变形数据；

包括如下具体步骤：

步骤1：测量航天装置结构参数，并根据先验材料参数，及在地面模拟环境下航天装置结构的本体温度分布物理场实测数据，建立基于地面模拟环境下实测数据的三维热变形有限元模型；

步骤2：将由测量得到地面模拟环境下航天装置结构试件的局部三维变形场，统一到航天装置结构的整体三维坐标系下，得到全局变形场；

步骤3：融合三维热变形有限元模型和实测三维热变形数据，采用响应面拟合和/或线性拟合方法，建立试件关键区域实测三维温度场与三维形变之间的映射函数关系，求解待定拟合参数；由求解得到的拟合参数修正三维热变形有限元模型；

步骤4：对于关键区域以外的其他区域的试件变形，直接根据修正后的三维热变形有限元模型进行测量。

2.根据权利要求1所述的基于有限元分析的航天装置结构三维热变形测量方法，其特征在于，步骤1中，包括如下方法步骤：建立航天装置结构外形及连接关系，在地面模拟环境下，采用用于测量空间三维外形的测量设备，测量航天装置结构的外形尺寸，建立航天装置结构整体三维坐标系，并为建立三维热变形有限元模型提供三维几何尺寸输入；在航天装置结构各个变形测量区域内及相邻区域间，安装测量其应变及温度的测量装置，采集航天装置结构的多点热变形数据，以及航天装置结构的本体温度分布物理场数据。

3.根据权利要求2所述的基于有限元分析的航天装置结构三维热变形测量方法，其特征在于，用于测量空间三维外形的测量设备包括：激光跟踪仪、摄影测量系统、蓝光扫描系统及激光雷达。

4.根据权利要求1所述的基于有限元分析的航天装置结构三维热变形测量方法，其特征在于，步骤2中，根据形变测量设备的测量范围及测量分辨率，在航天装置结构表面划分多个测量区域，安装多台形变测量设备，并采用用于测量空间三维外形的测量设备对变形量测量设备测量区域进行标定，使变形结果能够统一到航天装置结构整体三维坐标系下。

5.根据权利要求4所述的基于有限元分析的航天装置结构三维热变形测量方法，其特征在于，形变测量设备包括电子散斑干涉仪及数字图像相关仪。