闫法义 邹 勇

(山东建筑大学机电工程学院1) 济南 2501011) (山东大学热科学与工程研究中心2) 济南 2500612)

航天器发射费用极为昂贵,故在满足航天器总体要求的前提下,研究如何减少航天器的质量具有重要的现实意义[1-2].航天器的设计,包括材料的选取、组件造型、分析、校验和测试等环节是一个复杂、反复的过程.保证可靠性的前提下减轻组件的质量是航天器设计中遵循的重要努力目标[3].航天器在发射和运行时所受载荷工况较为复杂,不仅受惯性载荷作用,还受声载荷、舱外运动载荷等的作用.因而,在航天器设计时需进行强度分析和屈曲分析以验证各关键组件的安全和稳定性,进而对其结构进行优化[4].阿尔法磁谱仪(AMS-02)是一项大型国际合作科学研究,将是人类送入宇宙空间的第一个大型科学仪器,其主要目标是精确测量高能宇宙线的能谱,寻找反物质以及暗物质等[5].本文以AMS-02的构建为工程背景,基于大型有限元分析软件MSC.Nastran对该航天器热控制系统中支架这一关键受力部件进行结构分析和优化,以期实现减轻质量的目标.

1 有限元模型的建立

1.1 模型

AMS-02热控制系统为连续弹性体,其结构分析在线弹性范围内进行,如图1所示,AMS-02热控制系统分RAM侧和WAKE侧两部分.主要包括WAKE侧散热板、RAM侧散热板,以及安装于其上的电子箱和与整体支架USS相连的支架(上、中、下).通过支架,该两侧热控制部分被安装于USS上.支架通过螺钉与电子箱、USS等连接,为刚性连接[6].AMS-02热控制系统……