[发明专利]一种适用于运载器的刚度分配简化计算方法

摘要

本发明属于运载器计算领域，具体公开一种适用于运载器的刚度分配简化计算方法，包括设定总体输入；设定运载器结构总重量的要求值；参考现有的其他运载器的有效载荷的频率值，提出对有效载荷初步频率的要求，反推出有效载荷初始刚度值；计算总体刚度矩阵和总体质量矩阵；计算运载器结构总重量；计算运载器固支频率；建立包含频率约束、以重量为优化对象的目标函数；最终则输出运载器各部段、有效载荷的刚度指标。本发明能够克服方案论证中因为总体方案反复导致动特性建模计算工作量大的问题，满足总体动特性论证、部段轻量化、刚度指标确定的需求。

主权项

1.一种适用于运载器的刚度分配简化计算方法，其特征在于：它包括下列步骤：步骤1：设定运载器刚度分配所需的总体输入，包括有效载荷质量、各部段理论尺寸、拓扑连接关系、运载器结构总重量、频率约束；设定运载器结构总重量的要求值；步骤2：参考现有的其他运载器的有效载荷的频率值，提出对有效载荷初步频率的要求，反推出有效载荷初始刚度值；步骤3：计算运载器对应的单元刚度矩阵；步骤4：计算总体刚度矩阵；步骤5：计算运载器对应的质量矩阵；步骤6：计算总体质量矩阵；步骤7：计算运载器结构总重量；步骤8：计算运载器固支频率；步骤9：建立包含频率约束、以重量为优化对象的目标函数其中，X＝[δ₁ δ₂ ... δ_n]^T式中，A、B、C、D分别为常数参数，ω_Lim1为运载器横向频率要求、ω_Lim2为纵向频率要求，ω_LA为运载器一阶横向频率、ω_LO为运载器一阶纵向频率，δ₁～δ_n为各部段几何参数，可选用各部段截面积或各部段高度；步骤10：调用工程优化算法反复进行步骤3至步骤9的迭代优化计算，每次迭代得到目标函数值F(X)、运载器结构总重量W和各部段几何参数；迭代至工程优化算法收敛准则满足后终止；得到满足频率约束前提下运载器结构总重量W最小的设计方案，输出各部段几何参数优化值；步骤11：如果根据步骤10得到的各部段几何参数优化值计算得到的运载器结构总重量W满足要求，则输出运载器各部段、有效载荷的刚度指标；如果根据步骤10得到的各部段几何参数优化值计算得到的运载器结构总重量W不满足要求，则返回至步骤2，提高有效载荷初始刚度值，重新迭代优化；所述步骤3中计算运载器对应的单元刚度矩阵的公式为其中：式中：E为材料弹性模量，G为材料剪切模量，A为各舱段截面积，l为各舱段高度，I_y为截面绕y轴的惯性矩、I_z为截面绕z轴的惯性矩，J_k为截面极惯性矩。