陈珅艳 黄 海

(北京航空航天大学 宇航学院,北京 100191)

基于二级多点逼近算法的航天器结构优化设计

陈珅艳 黄 海

(北京航空航天大学 宇航学院,北京 100191)

在某新型卫星结构研制的初样阶段,建立了卫星初始设计的有限元模型.以主承力桁架结构中各梁的截面尺寸为设计变量,考虑整星模态频率和强度约束,建立了以结构重量最轻为目标的优化模型.应用二级多点逼近优化算法进行了结构优化计算,在每一个计算周期中,原结构优化问题先转化为具有较高精度的第 1级多点近似问题,该问题则通过可由对偶法快速求解的第 2级近似问题逼近.经过初步试算、设计改进和再优化 3个阶段,设置并进行了一系列的优化计算,逐步明确了设计的方向和各结构参数的取值范围,得到了合理的可行方案,为该卫星平台结构初样的详细设计提供了参考,同时表明所采用的优化方法适用于工程结构优化问题.

结构优化;卫星;工程;应用

航天器的尺寸、重量和复杂性不断提高,由于火箭的运载能力有限,航天器的结构重量成为一个关键的设计因素.在卫星结构研制初样阶段中,欲实现结构重量最小且同时满足多个设计约束,需首先进行反复的初样设计与初样分析,直到满足总体的设计要求.将结构优化技术应用于初样的设计与分析,可以有效提高设计效率和水平.在国外的卫星结构设计中已有不少成功案例,如美国 TRW公司在 GRO和 OMV的初……