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申请/专利权人：航天东方红卫星有限公司

摘要：本发明涉及一种星上支架类结构的可控形状混合优化设计方法，包括以下步骤：1设计接口约束确定；2初始模型设计；3仿真条件设置；4拓扑优化目标设置与分析计算；5拓扑优化结果确认；6基于杆系结构的三维参数化建模；7杆系结构参数影响分析与确定；8开展面向制造的设计；9力学性能校核。本发明克服了传统拓扑优化直接光顺建模设计方法存在设计参数、时间、减重效果等不可控的问题，实现了星上支架类拓扑优化结构的形状可控、参数可控的轻量化设计；能够将拓扑优化结果到最终设计投产三维模型的轻量化设计建模过程流程化，减少对设计经验的依赖；将不可控的光顺建模设计转变为可控的参数化建模设计,能优化支架与星体之间的安装接口数量，实现面向工程实际的更优的优化设计结果；优化过程程序化、优化结果参数化更能够进一步实现自动化设计优化，通过一次优化实现一类结构的轻量化设计。

主权项：1.一种星上支架类结构的可控形状混合优化设计方法，其特征在于：包括以下步骤，1确定设计接口约束；在星上依据设备的极性、视场、位置布局约束，建立设备布局模型，确定准备进行拓扑优化设计支架的设计接口约束，包括设备与支架之间安装接口、支架与星体之间安装接口；2设计初始模型；依据所述设计接口约束建立拓扑优化前的初始模型，并依据所述设计接口约束划分设计空间与非设计空间；所述设计空间是指模型的可优化区域，允许对该区域的材料分布进行优化；所述非设计空间是指模型的非优化区域，不允许对该区域的材料分布进行优化，包括模型中与外界有机械接口的部分；3设置仿真条件；在所述初始模型中设置仿真条件，包括固定约束、载荷条件、零件材料，完成仿真前处理工作；4设置拓扑优化目标；设置拓扑优化目标，星上支架采用最大化刚度或最小化质量作为拓扑优化目标；5确认拓扑优化结果；由拓扑优化软件完成拓扑优化计算后，得到体现材料分布的拓扑优化结果几何模型；6基于杆系结构进行三维参数化建模；依据所述拓扑优化结果几何模型，利用三维CAD软件进行参数化建模，通过拓扑优化结果几何模型确定支架的连接节点，再将各连接节点使用杆系结构连接，形成基于杆系结构的参数化三维模型；7确定杆系结构主要设计参数；将各连接杆的有无、截面尺寸作为优化参数，结构刚度与重量作为综合优化目标，开展各参数变化对结构刚度性能的影响分析，进而确定杆系结构主要设计参数；8开展面向制造的设计；基于确定的杆系结构主要设计参数及设计形状，开展面向制造的设计，包括连接点设计、倒圆角设计、工艺孔设计，形成面向制造的三维模型；9力学性能校核；使用有限元分析方法对支架零件进行结构强度的分析校核，若结构强度性能不满足要求，则返回步骤7局部调整杆系结构的主要设计参数，进行再设计。

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