[发明专利]返回器软着陆动力学的参数化仿真方法

摘要

本发明涉及返回器软着陆动力学的参数化仿真方法，属于深空探测技术领域。为了解决现有技术在返回器软着陆过程动力学分析中的设计效率低以及梁结构的设计精度低的问题，提供一种返回器软着陆动力学的参数化仿真方法。该方法能够生成各组件的有限元网格模型并自动完成梁结构组装、返回器模型装配、求解工况设定、求解计算和结果提取；可以精确反映返回器着陆过程中塑性变形和梁承力状态。返回器包括返回器前端、返回器侧壁、返回器大底、返回器器大底加强梁、返回器大梁。

主权项

返回器软着陆动力学的参数化仿真方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤1：提取返回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；提取地球土壤的几何特征尺寸以及地球土壤与返回器组件的装配关系；返回器组件由返回器前端、返回器侧壁、返回器大底、返回器大梁组成；步骤2：提取返回器梁结构的几何特征尺寸、组件安装位置和相邻组件间的装配关系；返回器梁结构由返回器大梁、返回器侧壁加强梁、返回器大底加强梁组成；步骤3：建立返回器组件及地球土壤模型配置文件，每个配置文件中存放步骤1提取的返回器前端、返回器侧壁、返回器大底、返回器大梁和地球土壤的几何特征尺寸，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尺寸和网格类型；步骤4：建立返回器梁结构配置文件，每个配置文件中存放步骤2提取的返回器大梁、返回器侧壁加强梁、返回器大底加强梁的几何特征尺寸；步骤5：建立返回器组件及地球土壤的有限元模型：根据步骤3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，分别建立返回器前端、返回器侧壁、返回器大底、返回器大梁和地球土壤的几何模型，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返回器和地球土壤结构对应的材料属性；步骤6：建立返回器组件的梁结构：根据步骤4建立的配置文件中的几何特征尺寸，分别修改步骤5中返回器侧壁、返回器大底和返回器大梁的几何模型；步骤7：建立返回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8：建立返回器参数化装配体模型：根据步骤7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；然后将步骤6所得的修改后的返回器侧壁、返回器大底和返回器大梁的几何模型安装到全局坐标系的对应位置；再将步骤5返回器前端的几何模型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9：建立仿真模型配置文件，用于存放仿真工况信息；仿真工况信息包括返回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10：建立参数化仿真模型；根据步骤9建立的仿真模型配置文件中提供的仿真工况信息，在步骤8得到的返回器参数化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11：有限元计算，将步骤10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；所述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；步骤12：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13：参数化结果后处理，根据步骤12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11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。