| 基于非线性特性的空间站转位机构拓扑优化 |
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| 引用本文： | 刘汉武, 李长军, 金小萍, 张华. 基于非线性特性的空间站转位机构拓扑优化[J]. 空间科学学报, 2024, 44(5): 894-902. doi: 10.11728/cjss2024.05.2023-0087 |
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| 作者姓名： | 刘汉武 李长军 金小萍 张华 |
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| 作者单位： | 1.上海宇航系统工程研究所 上海 201109;2.宇航空间机构全国重点实验室 上海 201108;3.上海市空间飞行器机构重点实验室 上海 201108 |
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| 摘 要： | 
针对含非线性特性的空间站转位机构轻量化设计问题, 建立了考虑非线性特性的结构/机构拓扑优化分析方法, 通过模拟静力试验过程方法得到其力–位移曲线, 按照特定的原则提取出非线性结构的等效刚度, 得出转位机构捕获连接机构考虑非线性特性的分析结果与静刚度试验结果误差在10%以内, 满足工程实际应用需要, 说明了捕获连接机构非线性刚度分析方法的可行性. 采用变密度法(SIMP), 建立了含非线性特性的转位机构拓扑优化模型, 开展了空间站转位机构中间支架拓扑优化分析和减重设计, 结构减重24%. 分析结果表明, 转位机构满足刚度和强度要求, 实现了空间站转位机构轻量化设计的目标, 说明了该分析方法的有效性. 本研究建立的含局部非线性特性的拓扑优化分析方法为空间站转位机构轻量化设计提供了解决途径, 也为其他非线性结构机构拓扑优化提供了参考, 同时为中国空间站重点工程项目的建设提供了技术支撑.
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| 关 键 词： | 中国空间站 转位机构 非线性 等效刚度 拓扑优化 |
| 收稿时间： | 2023-08-18 |
| 修稿时间： | 2024-03-15 |
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