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一种模拟补偿检验质量引力平衡的有限元仿真方法 

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申请/专利权人:中国地质大学(武汉)

摘要:本发明公开了一种模拟补偿检验质量引力平衡的有限元仿真方法,包括:在仿真软件中构造二维航天器基本框架;在仿真软件中构造二维太阳能板;根据二维太阳能板,增设额外二维结构;根据二维航天器基本框架、二维太阳能板、额外二维结构,构建航天器三维结构;根据航天器三维结构,增设额外三维结构和检验质量块;计算检验质量块受到的引力;根据检验质量块受到的引力,增加补偿质量块进行平衡,使航天器满足LISA噪声预算。本发明有益效果是:对今后在空间引力波探测器的制造结构上提供了一个设计方案,并且可为后续理论研究提供支撑。

主权项:1.一种模拟补偿检验质量块引力平衡的有限元仿真方法,其特征在于:包括以下步骤:S1、在仿真软件中构造二维航天器基本框架;S2、在仿真软件中构造二维太阳能板;S3、根据二维太阳能板,增设额外二维结构;S4、根据二维航天器基本框架、二维太阳能板、额外二维结构,构建航天器三维结构;步骤S4中形成三维结构的具体过程为:S41、将航天器基本框架旋转角度α1,拉伸L1mm,得到一次变换框架;S42、将一次变换框架旋转角度α1,拉伸L2mm,得到二次变换框架;S43、在二次变换框架基础上,将二维太阳能板拉伸L3mm,并向Z轴正方向移动L4mm,得到三次变换结构;S44、在三次变换结构基础上,将额外二维结构拉伸L5mm,并向Z轴正方向移动L6mm,得到三维结构;其中α1、L1到L6均为预设值;S5、根据航天器三维结构,增设额外三维结构和检验质量块;步骤S5具体为:在航天器的三维结构的八个面上,每个面增设4个长方体质量块,并将所有质量块和航天器的三维结构共同绕Z轴旋转角度α2;其中α2为预设值;两个检验质量块为大小材质均相同的正方体,被安置于由二维航天器基本框架的内环形成的三维圆柱体中;S6、计算检验质量块受到的引力;步骤S6中检验质量块受到的引力,具体指一个检验质量块会受到另一个检验质量块和航天器产生的引力,在X方向的引力具体如下式: 其中,Fx表示第二个检验质量块在X轴受到的引力,G为万有引力常数,mTM为第二个检验质量块的质量,ρ为第一个检验质量块或航天器的密度;在其它方向引力计算,将求导时的微元进行对应替换得到;式中,积分为体积积分,表示对航天器体积求积分,x,y,z为航天器X,Y,Z轴位置,x’,y’,z’为检验质量块X,Y,Z轴位置;S7、根据检验质量块受到的引力,增加补偿质量块进行平衡,使航天器满足LISA噪声预算。

全文数据:

权利要求:

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