[发明专利]基于月球上升器组件的参数化仿真方法

摘要

本发明涉及一种基于月球上升器组件的参数化仿真方法，属于深空探测技术领域。为了解决现有技术在上升器动力学分析中的设计效率低的问题，本发明提供一种基于月球上升器组件的参数化仿真方法。该方法集有限元建模、求解计算及结果后处理于一体，能够生成上升器各组件(包括上升器和上升器贮箱)的有限元网格模型并自动完成装配、工况设定、求解计算和结果提取。本发明实现了上升器动力学参数化模型的自动化建立，避免了上升器的有限元建模过程中改变某一个特征尺寸引起的网格重划分和组件连接关系重设定给设计人员带来的重复劳动。

主权项

1.基于月球上升器组件的参数化仿真方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤1：提取上升器组件的几何特征尺寸、组件安装位置和相邻组件间的装配关系；上升器组件包括上升器和上升器贮箱；步骤2：提取上升器的梁结构和支架的几何特征尺寸、组件安装位置和相邻组件间的装配关系；上升器的梁结构由上升器开口圆梁、上升器底板加强梁、上升器底板斜梁组成；所述几何特征尺寸为安装方向和截面形状；步骤3：提取上升器复合层板的材料属性；所述上升器复合层板为上升器顶板、上升器底板、上升器十字隔板和上升器侧板；所述材料属性为材料、厚度、纤维方向；步骤4：建立上升器组件的模型配置文件，每个配置文件中存放步骤1提取的上升器、上升器贮箱和支架的几何特征尺寸，以及它们各自的有限元网格控制信息，有限元网格控制信息包括网格大小和网格类型；步骤5：建立上升器的梁结构和支架配置文件，每个配置文件中存放步骤2提取的上升器开口圆梁、上升器底板加强梁、上升器底板斜梁、支架的几何特征尺寸；步骤6：建立上升器复合层板材料配置文件，每个配置文件中存放步骤3提取的上升器顶板、上升器底板、上升器十字隔板和上升器侧板的材料属性，以及它们各自的有限元网格控制信息，有限元网格控制信息包括网格大小和网格类型；步骤7：建立上升器组件的有限元模型：根据步骤2建立的配置文件中的几何特征尺寸及有限元网格控制信息，分别建立上升器、上升器贮箱和支架的几何模型，并对各个几何模型划分有限元网格；然后依次对各个有限元网格赋予实际上升器、上升器贮箱和支架结构对应的材料属性；步骤8：建立上升器的梁结构和支架的几何模型：根据步骤5建立的配置文件中的几何特征尺寸及有限元网格控制信息，分别修改上升器和支架的几何模型；步骤9：根据步骤6建立的配置文件中的材料属性及有限元网格控制信息对上升器组件的复合层板赋予实际的复合材料属性；步骤10：建立上升器各组件的装配体模型配置文件，用于存放步骤1提取到的各个组件的安装位置和相邻组件间的装配关系；步骤11：建立参数化装配体模型：根据步骤10建立的装配体配置文件中提供的各个组件的安装位置和装配关系，建立全局坐标系并将步骤9建立的各组件安装到全局坐标系的对应位置，然后建立相邻组件间的连接关系，形成参数化的装配体模型用于后续计算；步骤12：建立仿真模型配置文件，用于存放仿真工况信息；仿真工况信息包括上升器着陆状态的载荷及边界条件、仿真算法的积分步长和仿真时间；步骤13：建立参数化仿真模型，根据步骤12建立的仿真模型配置文件中提供的仿真工况信息，在步骤11得到的上升器装配体模型上施加载荷和边界条件，选择仿真时间和积分步长，最终建立有限元软件的求解器能识别的输入文件；步骤14：有限元计算，将步骤13中得到的输入文件提交给有限元软件进行计算，得到仿真结果文件；步骤15：建立结果后处理配置文件，用于存放需要输出结果的节点所在的组件名称和有限元节点编号；步骤16：参数化结果后处理，根据步骤15建立的结果后处理配置文件提供的节点编号及其所在的组件名称，打开步骤14得到的仿真结果文件，从中提取对应节点的响应数据，将数据写入文本文件并画图保存。