一种二级箱间段结构优化设计与强度分析方法与流程

文档序号:11155793阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种二级箱间段结构优化设计与强度分析方法,其特征在于以下步骤:

第一步,对二级箱间段结构的原始设计强度校核

1.1)所述的二级箱间段由N个重复单元组成,根据二级箱间段的结构载荷形式,采用Abaqus有限元软件建立1/N箱间段的有限元模型,选取原有限元模型的1/2N进行有限元分析;所述的N的个数由实际情况确定;

1.2)根据1.1)的结果得到二级箱间段结构的应力分布:

轴压载荷作用下,二级箱间段结构满足强度要求;

轴拉载荷作用下,二级箱间段结构的叉子单元的上接头的高应力区域,不满足强度要求,通过拓扑优化的重新设计上接头结构形式,降低该区域应力水平;

第二步,基于OptiStruct上接头拓扑优化设计,得到上接头拓扑优化模型

2.1)依据OptiStruct软件中拓扑优化问题的求解算法SIMP,构造最小柔顺性优化问题:

(a)目标:二级箱间段结构的最小柔顺性设计保证结构整体刚度最大;

(b)约束:确定体积用量,作为约束上限;

(c)设计变量:优化设计域内单元密度;

2.2)在HyperMesh中建立原二级箱间段结构的上接头模型,用一块实体的设计域包围原有上接头,建立上接头拓扑优化模型;并考虑螺栓的安装需求,在设计域中预留出螺帽所占用的空间;

2.3)简化上接头拓扑优化模型,将螺栓孔约束,并在上接头的轴向加载集中拉力,近似等效轴拉工况,完成上接头拓扑优化的模型建立工作;将第二步2.1)的最小柔顺性优化问题在OptiStruct中定义求解,得到上接头拓扑优化设计结果,即二级箱间段上接头的具体参数;

第三步,上接头拓扑优化模型的局部强度校核

根据第二步得到二级箱间段上接头的具体参数及其他部件原始参数,在有限元分析软件Abaqus中建立箱间段叉子单元及相邻火箭壳体的联合模型,校核二者互为真实边界后的二级箱间段上接头结构强度,该区域应力水平降低。

2.根据权利要求1所述的一种二级箱间段结构优化设计与强度分析方法,其特征在于,所述的步骤2.1)的体积用量为整体二级箱间段结构的10%。

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