[发明专利]基于月球探测器着陆力学环境预示的组件划分仿真方法

摘要

本发明涉及月球探测器着陆力学环境预示的组件划分仿真方法，属于深空探测技术领域。本发明基于月球探测器着陆力学环境预示的要求，提出一种合理的组件划分仿真方法，可以有序高效的开展有限元分析工作，并为后续力学环境预示工作提供方便，避免了复杂航天结构有限元建模的繁琐易错的缺陷，实现了组件划分、有限元分析、力学环境预示一体化分析。本发明按照月球探测器着陆力学环境预示的要求对复杂的月球探测器进行组件划分，因而得到的计算结果能够有序存储；并且建模组件划分与力学环境预示分析要求的组件划分保持一致，避免了结果文件管理混乱的问题。

主权项

一种基于月球探测器着陆力学环境预示的组件划分仿真方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤1：按照力学环境预示要求进行组件划分；将月球探测器划分为顶板、侧板、隔板、底板、贮箱、太阳翼、缓冲腿和足垫；步骤2：组件的有限元建模；步骤2.1：提取步骤1中划分出的各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；同时提取月球土壤的几何特征尺寸和相邻组件间的装配关系；并将提取的几何特征尺寸储存在以各组件名称命名的配置文件中，将组件安装位置和装配信息储存在装配配置文件中；步骤2.2：建立月球探测器组件及月球土壤的有限元模型：根据步骤2.1提取的几何特征尺寸，分别建立顶板、侧板、隔板、底板、贮箱、太阳翼、缓冲腿、足垫和月球土壤的几何模型；根据有限元网格控制信息，即网格尺寸、网格类型信息，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各组件和月球土壤结构对应的材料属性，分别建立各组件及月球土壤的有限元模型；步骤3：建立组装体模型：根据步骤2.1提取的各个组件的安装位置和装配关系，将步骤2.2建立的各组件及月球土壤的有限元模型安装到对应位置，然后建立相邻组件间的连接关系，形成组装体模型；步骤4：建立仿真工况配置文件，将仿真工况信息储存在仿真工况配置文件；所述仿真工况信息包括月球探测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5：建立仿真模型：根据步骤4内仿真工况配置文件内的仿真信息，在步骤3得到的月球探测器组装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6：有限元计算，将步骤5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；仿真结果文件包括有限元节点编号以及对应节点的响应数据；计算能通过商业有限元软件Abaqus、MSC.Patran、Ansys、HyperWorks中任意一款实现；步骤7：建立力学环境预示后处理配置文件，将组件名称和需要输出结果的有限元节点编号写入该文件中；步骤8：有限元结果提取；打开步骤6得到的仿真结果文件，根据步骤7的力学环境预示后处理配置文件提供的输出节点编号及其所在的组件名称，从步骤6得到的仿真结果文件中提取对应节点的加速度响应数据，将数据写入以组件名命名的文本文件并降该文件存储在对应工况的文件夹下；步骤9：根据工况的不同，修改步骤4中的仿真工况配置文件，并重复步骤5到步骤8的过程，直到得到所有工况下的加速度响应数据；步骤10：着陆力学环境预示分析，采用加速度的冲击响应谱描述月球探测器的着陆力学环境；步骤10.1：建立存储冲击相应谱数据的文件夹，并在该文件夹下建立子文件夹，各子文件夹的名称为步骤1划分的组件所对应的名字；步骤10.2：采用递归数字滤波算法将步骤9得到的所有工况下的加速度响应数据转换为冲击响应谱，并将相同组件的冲击响应谱数据存储在步骤10.1所建立的以组件名字命名的子文件夹中；步骤10.3：将步骤10.2得到的同一组件上所有输出节点的冲击响应谱进行包络，该包络即为组件的着陆力学环境预示；至此实现了月球探测器着陆力学环境预示的组件划分仿真方法。