[发明专利]一种飞行器级间分离机构的设计方法和系统

权利要求书

1.一种飞行器级间分离机构的设计方法，其特征在于，包括：

对飞行器级间分离机构进行优化设计，指导爆炸螺栓的选型，确定出级间分离机构的分离动力源；分离过程的冲击量e，作为设计变量的同时，也作为优化目标，系统通过不断的修正设计变量，实现在满足约束条件的情况下设计出最小的分离过程冲击量。

2.如权利要求1所述的一种飞行器级间分离机构的设计方法，其特征在于，包括：

步骤1、定义飞行器级间分离结构优化过程中的设计变量、优化目标和约束条件；其中，设计变量包括：爆炸螺栓的直径、个数和分离过程的冲击量；优化目标为分离过程的冲击量最小；约束条件定义为结构最大应力小于结构材料的许用应力，以及冲击后舱段1和舱段2沿分离方向的相对速度不小于特定值；

步骤2、优化工具在约束条件限定的优化区域内对优化目标进行优化，优化后的设计变量组成一组新的设计方案，将所述新的设计方案发送给仿真模块(M3)，接收仿真模块(M3)反馈的分析结果，判断分析结果，是否满足终止条件，如满足则优化结束，否则根据系统设定的更新方法给出新的设计方案，再次进行结构分析，直到满足终止条件；

步骤3、对设计方案进行结构仿真分析，从分析结果中提取出优化所需的信息作为分析结果反馈给求解模块(M2)。

3.如权利要求2所述的一种飞行器级间分离机构的设计方法，其特征在于，

步骤1包括：

步骤11、对飞行器级间分离结构优化过程中设计变量的定义；数学表达式如下：

X＝{n,d,e}；

其中，X为设计变量组，由3个变量组成：n为爆炸螺栓个数，整型变量；d为爆炸螺栓直径，整型变量，单位为mm；e为分离过程的冲击量，浮点型变量，单位为N.s；

步骤12、对飞行器级间分离结构优化过程中优化目标的定义；数学表达式如下：

Min(e)；

其中，e为分离过程的冲击量，在本系统里e既是设计变量也是优化目标；

步骤13、对飞行器级间分离结构优化过程中约束条件的定义；数学表达式如下：

S＝(s1,s2,Δv)；

其中，S为约束条件，由2部分组成：s1,s2为满足两个舱段在分离前后的结构可靠性，s1为分离前后舱段1的最大应力小于对应结构材料的许用应力，s2为分离前后舱段2的最大应力小于对应结构材料的许用应力；Δv为满足安全分离，冲击后舱段1和舱段2沿分离方向的相对速度。

4.如权利要求2所述的一种飞行器级间分离机构的设计方法，其特征在于，

步骤3包括：

步骤31，实现对结构外形的仿真，建立飞行器级间分离结构的三维数模；包括：舱段1的具体尺寸、舱段2的具体尺寸、爆炸螺栓的具体尺寸、螺母的具体尺寸，及舱段1、舱段2、爆炸螺栓、螺母的相对位置；

步骤32，实现结构承受载荷的定义；包括：位移限制和载荷施加；

步骤33，实现对结构材料属性的定义；包括舱段1的材料定义、舱段2的材料定义、简化爆炸螺栓和螺母的材料定义；

步骤34，实现对仿真结构模型单元的定义；包括舱段1的单元定义、舱段2的单元定义、简化爆炸螺栓和螺母的单元定义；

步骤35，实现结构在定义环境下响应的求解；

步骤36，实现对分析结果的处理，选取优化过程中关心的响应。