基于二級多點逼近算法的航天器結構優(yōu)化設計

陳珅艷 黃 海

(北京航空航天大學 宇航學院,北京 100191)

基于二級多點逼近算法的航天器結構優(yōu)化設計

陳珅艷 黃 海

(北京航空航天大學 宇航學院,北京 100191)

在某新型衛(wèi)星結構研制的初樣階段,建立了衛(wèi)星初始設計的有限元模型.以主承力桁架結構中各梁的截面尺寸為設計變量,考慮整星模態(tài)頻率和強度約束,建立了以結構重量最輕為目標的優(yōu)化模型.應用二級多點逼近優(yōu)化算法進行了結構優(yōu)化計算,在每一個計算周期中,原結構優(yōu)化問題先轉化為具有較高精度的第 1級多點近似問題,該問題則通過可由對偶法快速求解的第 2級近似問題逼近.經(jīng)過初步試算、設計改進和再優(yōu)化 3個階段,設置并進行了一系列的優(yōu)化計算,逐步明確了設計的方向和各結構參數(shù)的取值范圍,得到了合理的可行方案,為該衛(wèi)星平臺結構初樣的詳細設計提供了參考,同時表明所采用的優(yōu)化方法適用于工程結構優(yōu)化問題.

結構優(yōu)化;衛(wèi)星;工程;應用

航天器的尺寸、重量和復雜性不斷提高,由于火箭的運載能力有限,航天器的結構重量成為一個關鍵的設計因素.在衛(wèi)星結構研制初樣階段中,欲實現(xiàn)結構重量最小且同時滿足多個設計約束,需首先進行反復的初樣設計與初樣分析,直到滿足總體的設計要求.將結構優(yōu)化技術應用于初樣的設計與分析,可以有效提高設計效率和水平.在國外的衛(wèi)星結構設計中已有不少成功案例,如美國 TRW公司在 GRO和 OMV的初……