一种运载火箭纵横扭一体化参数化建模方法及其系统与流程

本申请涉及火箭领域，具体地，涉及一种运载火箭纵横扭一体化参数化建模方法及其系统。

背景技术：

1、运载火箭研制过程中，对运载火箭动特性进行分析是不可缺少的部分。建立运载火箭有限元模型是火箭动特性分析的基础，由于需要对火箭发射全过程的动特性变化有充分的了解，因此通常需要建立多个发射时刻的火箭有限元模型。为了提高建模效率，在设计、研发阶段进行快速迭代，一般需要利用参数化建模手段来快速建立有限元模型。传统的常规火箭建模方法，将横向扭转、纵向分别建立两套模型进行分析。但随着捆绑火箭的出现，火箭的芯级与助推之间存在纵向、横向和扭转模态的耦合问题，因此需要采用运载火箭纵横扭一体化建模来更准确的研究捆绑火箭的动特性。传统的火箭建模方法有以下不足：简化的梁模型截面为圆环截面，两个方向抗弯刚度相同，与火箭实际结构特性不符；并且，由于火箭实际结构纵向、横向、扭转刚度特性不同，采用圆环截面建模需要分别建立纵向、横向、扭转三种模型，对捆绑火箭的适用性较为不足。

2、因此，如何提供一种解决上述缺陷的运载火箭纵横扭一体化参数化建模方法，成为本领域急需解决的问题。

技术实现思路

1、本申请提出一种运载火箭纵横扭一体化参数化建模方法，包括以下步骤：建立全箭二维几何模型；完成全箭二维几何模型的建立后，赋予梁截面属性；完成梁截面属性的赋予后，进行质点建立；完成质点的建立后，建立各部件之间的连接；根据质点进行网格划分，得到火箭纵横扭一体化模型，对火箭动特性进行分析。

2、如上的，其中，建立全箭二维几何模型包括，将全箭结构分为多个部件，包括整流罩、芯级火箭舱段、助推火箭舱段、捆绑结构。

3、如上的，其中，建立全箭二维几何模型还包括，读入每个部件的模型几何数据，根据读入的各部件几何数据，利用xyz坐标建立各节点，再按顺序将各节点连为线，组成各部件的二维几何模型。

4、如上的，其中，赋予梁截面属性包括，读入各部件的材料编号、截面属性，同时读入材料库。

5、如上的，其中，截面属性包括截面积及三个方向的截面惯性矩，材料库中包含对应材料变换的材料特性，材料特性包括弹性模量、泊松比。

6、一种运载火箭纵横扭一体化参数化建模系统，包括全箭二维几何模型建立单元、梁截面属性赋予单元、质点建立单元、部件连接单元以及火箭纵横扭一体化模型建立单元；全箭二维几何模型建立单元，用于建立全箭二维几何模型；梁截面属性赋予单元，用于赋予梁截面属性；质点建立单元，用于进行质点建立；部件连接单元，用于建立各部件之间的连接；火箭纵横扭一体化模型建立单元，用于根据质点进行网格划分，得到火箭纵横扭一体化模型，对火箭动特性进行分析。

7、如上的，其中，全箭二维几何模型建立单元建立全箭二维几何模型包括，将全箭结构分为多个部件，包括整流罩、芯级火箭舱段、助推火箭舱段、捆绑结构。

8、如上的，其中，全箭二维几何模型建立单元建立全箭二维几何模型还包括，读入每个部件的模型几何数据，根据读入的各部件几何数据，利用xyz坐标建立各节点，再按顺序将各节点连为线，组成各部件的二维几何模型。

9、如上的，其中，梁截面属性赋予单元赋予梁截面属性包括，读入各部件的材料编号、截面属性，同时读入材料库。

10、如上的，其中，梁截面属性赋予单元中的截面属性包括截面积及三个方向的截面惯性矩，材料库中包含对应材料变换的材料特性，材料特性包括弹性模量、泊松比。

11、本申请具有以下有益效果：

12、本申请提出的运载火箭纵横扭一体化参数化建模方法及其系统，能够更准确的对捆绑火箭纵向、横向、扭转耦合振型进行分析；通过参数化建模方法，能够有效提高火箭模型建模效率，有利于设计、研发阶段的快速迭代响应。

技术特征：

1.一种运载火箭纵横扭一体化参数化建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的运载火箭纵横扭一体化参数化建模方法，其特征在于，建立全箭二维几何模型包括，将全箭结构分为多个部件，包括整流罩、芯级火箭舱段、助推火箭舱段、捆绑结构。

3.如权利要求2所述的运载火箭纵横扭一体化参数化建模方法，其特征在于，建立全箭二维几何模型还包括，读入每个部件的模型几何数据，根据读入的各部件几何数据，利用xyz坐标建立各节点，再按顺序将各节点连为线，组成各部件的二维几何模型。

4.如权利要求3所述的运载火箭纵横扭一体化参数化建模方法，其特征在于，赋予梁截面属性包括，读入各部件的材料编号、截面属性，同时读入材料库。

5.如权利要求4所述的运载火箭纵横扭一体化参数化建模方法，其特征在于，截面属性包括截面积及三个方向的截面惯性矩，材料库中包含对应材料变换的材料特性，材料特性包括弹性模量、泊松比。

6.一种运载火箭纵横扭一体化参数化建模系统，其特征在于，包括全箭二维几何模型建立单元、梁截面属性赋予单元、质点建立单元、部件连接单元以及火箭纵横扭一体化模型建立单元；

7.如权利要求6所述的运载火箭纵横扭一体化参数化建模系统，其特征在于，全箭二维几何模型建立单元建立全箭二维几何模型包括，将全箭结构分为多个部件，包括整流罩、芯级火箭舱段、助推火箭舱段、捆绑结构。

8.如权利要求7所述的运载火箭纵横扭一体化参数化建模系统，其特征在于，全箭二维几何模型建立单元建立全箭二维几何模型还包括，读入每个部件的模型几何数据，根据读入的各部件几何数据，利用xyz坐标建立各节点，再按顺序将各节点连为线，组成各部件的二维几何模型。

9.如权利要求8所述的运载火箭纵横扭一体化参数化建模系统，其特征在于，梁截面属性赋予单元赋予梁截面属性包括，读入各部件的材料编号、截面属性，同时读入材料库。

10.如权利要求6所述的运载火箭纵横扭一体化参数化建模系统，其特征在于，梁截面属性赋予单元中的截面属性包括截面积及三个方向的截面惯性矩，材料库中包含对应材料变换的材料特性，材料特性包括弹性模量、泊松比。

技术总结
本申请公开了一种运载火箭纵横扭一体化参数化建模方法及其系统，其中运载火箭纵横扭一体化参数化建模方法包括以下步骤：建立全箭二维几何模型；完成全箭二维几何模型的建立后，赋予梁截面属性；完成梁截面属性的赋予后，进行质点建立；完成质点的建立后，建立各部件之间的连接；根据质点进行网格划分，得到火箭纵横扭一体化模型，对火箭动特性进行分析。本申请提出的运载火箭纵横扭一体化参数化建模方法及其系统，能够更准确的对捆绑火箭纵向、横向、扭转耦合振型进行分析；通过参数化建模方法，能够有效提高火箭模型建模效率，有利于设计、研发阶段的快速迭代响应。

技术研发人员：张志博,孙青林,张瑞,王英诚,王晶晶
受保护的技术使用者：广州中科宇航探索技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29