基于二級(jí)多點(diǎn)逼近算法的航天器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

陳珅艷 黃 海

(北京航空航天大學(xué) 宇航學(xué)院,北京 100191)

基于二級(jí)多點(diǎn)逼近算法的航天器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

陳珅艷 黃 海

(北京航空航天大學(xué) 宇航學(xué)院,北京 100191)

在某新型衛(wèi)星結(jié)構(gòu)研制的初樣階段,建立了衛(wèi)星初始設(shè)計(jì)的有限元模型.以主承力桁架結(jié)構(gòu)中各梁的截面尺寸為設(shè)計(jì)變量,考慮整星模態(tài)頻率和強(qiáng)度約束,建立了以結(jié)構(gòu)重量最輕為目標(biāo)的優(yōu)化模型.應(yīng)用二級(jí)多點(diǎn)逼近優(yōu)化算法進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算,在每一個(gè)計(jì)算周期中,原結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題先轉(zhuǎn)化為具有較高精度的第 1級(jí)多點(diǎn)近似問(wèn)題,該問(wèn)題則通過(guò)可由對(duì)偶法快速求解的第 2級(jí)近似問(wèn)題逼近.經(jīng)過(guò)初步試算、設(shè)計(jì)改進(jìn)和再優(yōu)化 3個(gè)階段,設(shè)置并進(jìn)行了一系列的優(yōu)化計(jì)算,逐步明確了設(shè)計(jì)的方向和各結(jié)構(gòu)參數(shù)的取值范圍,得到了合理的可行方案,為該衛(wèi)星平臺(tái)結(jié)構(gòu)初樣的詳細(xì)設(shè)計(jì)提供了參考,同時(shí)表明所采用的優(yōu)化方法適用于工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題.

結(jié)構(gòu)優(yōu)化;衛(wèi)星;工程;應(yīng)用

航天器的尺寸、重量和復(fù)雜性不斷提高,由于火箭的運(yùn)載能力有限,航天器的結(jié)構(gòu)重量成為一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)因素.在衛(wèi)星結(jié)構(gòu)研制初樣階段中,欲實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)重量最小且同時(shí)滿足多個(gè)設(shè)計(jì)約束,需首先進(jìn)行反復(fù)的初樣設(shè)計(jì)與初樣分析,直到滿足總體的設(shè)計(jì)要求.將結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用于初樣的設(shè)計(jì)與分析,可以有效提高設(shè)計(jì)效率和水平.在國(guó)外的衛(wèi)星結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中已有不少成功案例,如美國(guó) TRW公司在 GRO和 OMV的初……