航天科工火箭技术有限公司黄陈哲获国家专利权
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龙图腾网获悉航天科工火箭技术有限公司申请的专利考虑动力学参数的火箭适配器优化结构设计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116090099B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-09发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211741412.1,技术领域涉及:G06F30/15;该发明授权考虑动力学参数的火箭适配器优化结构设计方法是由黄陈哲;兰薇薇;郑洪伟;刘访;田鹏宇;刘重洋;周前坤;冯聪;宋心成设计研发完成,并于2022-12-31向国家知识产权局提交的专利申请。
本考虑动力学参数的火箭适配器优化结构设计方法在说明书摘要公布了:本申请涉及火箭适配器结构设计技术领域,尤其是涉及一种考虑动力学参数的火箭适配器优化结构设计方法,包括以下步骤:结构模型设计,适配器设计,拓扑优化,详细设计指标,优化变量确定,灵敏度分析,优化设计目标,结构优化设计,动力学、强度校核。本申请的考虑动力学参数的火箭适配器优化结构设计方法,在设计初期阶段就考虑到动特性参数,避免将设计缺陷待人到下游专业,造成不必要的适配器反复设计,从而提高设计效率、降低风险、节省成本,且包括了各个设计阶段需要重点考虑的因素推荐,详细说明了优化目标的设置方法,并给出了一定的建议值,形成了一套完整的考虑动力学参数的适配器设计方法。
本发明授权考虑动力学参数的火箭适配器优化结构设计方法在权利要求书中公布了:1.一种考虑动力学参数的火箭适配器优化结构设计方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤一,结构模型设计:除适配器以外的箭体结构模型,卫星和适配器之间设置有第一接口结构,适配器和箭体结构之间设置有第二接口结构,箭体结构模型的主体为能够反映箭体结构动力学特性的梁模型,箭体结构动力学特性包括频率特征和振型特征,第一接口结构和第二接口结构处构建三维模型; 步骤二,适配器设计:划定适配器的设计区域,对设计区域进行网格划分; 步骤三,拓扑优化:根据载荷剖面设置不同的边界条件和载荷工况,考虑强度指标;设置模态的计算工况,且以结构的一阶频率为该阶段的动力学设计指标;在拓扑优化的目标设置中,以最小质量或者最小应力为目标,将其他约束的参数设置为强制约束项,开展拓扑优化工作; 步骤四,详细设计指标:在结构优化设计中,基础设计指标包括:结构质量、应力、形变,动力学设计指标包括:振动环境下的响应、放大系数、振型、振型斜率; 步骤五,优化变量确定:在结构优化时,可以根据初步设计的情况进行试算,确定优化目标,或者,根据以往的设计经验、设计标准直接确定设计目标; 步骤六,灵敏度分析:计算各个适配器设计参数的对设计指标的影响大小,从而进一步筛选关键设计指标,可按照下式进行计算: 式中:xi为设计参数,yi为设计指标;S为设计指标yi对设计参数xi的灵敏度;Δ参数的表示变化量; 步骤七,优化设计目标:适配器设计中,将指标划分为第一类参数和第二类参数,第一类参数包括:应力、位移、振动响应,第一类参数只需要满足基本要求,直接将第一类参数设置为强约束; 第二类参数包括:适配器质量、适配器上重要电气设备位置一阶模态关键控制参数,第二类参数除满足基本要求以外,还需要能够得到进一步优化,将第二类参数设计为优化目标,并通过下式将其转换为单一优化目标: 式中,分为两部分,其中前半部分为希望参数尽可能小的参数B,B为设计指标,b为迭代中的指标B的计算值,ji表示考虑的第j个工况下第i个设计指标;后半部位表示希望尽可能大的参数A,A表示设计指标,a表示优化设计中的计算值,mn表示考虑的第m个工况下第n个设计指标;c、p表示该项的加权系数,分为放大系数c和指数系数p; 步骤八,结构优化设计:根据设定目标和设计参数开展结构的详细设计工作,设计参数包括结构的尺寸、结构加强筋的高度、板材厚度,通过设置优化变量和优化边界配合优化目标和约束条件进行优化设计,根据优化结果最终完成详细设计工作; 步骤九,动力学、强度校核:对所需的参数进行一一校核,判断是否满足设计指标,若不满足则在根据先有设计再开展详细的尺寸优化设计工作,突出不满足指标的要点,再进行优化,最终完成在设计阶段就考虑适配器动力学参数的适配器设计工作。
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