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一种桁架式结构设计方法

阅读：1157发布：2020-07-20

IPRDB可以提供一种桁架式结构设计方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种桁架式结构的设计方法，提高了桁架设计效率。本发明采用拓扑优化方法对桁架进行设计。采用此方法设计的桁架具有重量轻，刚度大等特点。，下面是一种桁架式结构设计方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种桁架式结构设计方法，其特征在于，使用连续体拓扑优化方法。

2.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述的连续体拓扑优化方法包括如下步骤：

1)根据结构的外形尺寸，确定结构的拓扑空间；

2)根据结构的实际边界条件约束对拓扑空间进行约束，之后对拓扑空间分别进行横向、纵向加载；

3)确定整个结构的体积约束和频率约束；

4)确定各工况的加权系数。

3.如权利要求2所述的设计方法，其特征在于，所述的体积约束为0.06，频率约束为

70Hz，所述的各工况的加权系数均为1。

说明书全文

一种桁架式结构设计方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种结构设计方法，特别涉及宇航飞行器的桁架式结构设计方法。

背景技术

[0002] 为了满足大型卫星安装载荷的刚度和重量要求，为此，开展了与之相关的桁架设计研究。

[0003] 虽然大型复杂桁架在很多卫星上已得到应用，但是由于桁架设计的复杂性，目前还停留在设计师凭经验进行桁架设计。采用传统设计方法，设计周期长，成本高。为缩短设计周期，提高设计质量，围绕桁架式结构的优化设计，降低结构重量，提高结构刚度等技术要求，需要一种新颖的桁架式结构的设计方法。

发明内容

[0004] 为了满足大型航天飞行器对结构的重量要求和性能要求，达到降低结构重量，提高结构刚度等技术要求，围绕桁架式结构的优化设计，本发明提供一种新颖的桁架设计方法。技术方案如下：

[0005] 一种桁架式结构设计方法，使用连续体拓扑优化方法。

[0006] 所述的连续体拓扑优化方法包括如下步骤：

[0007] 1)根据结构的外形尺寸，确定结构的拓扑空间；

[0008] 2)根据结构的实际边界条件约束对拓扑空间进行约束，之后对拓扑空间分别进行横向、纵向加载；

[0009] 3)确定整个结构的体积约束和频率约束；

[0010] 4)确定各工况的加权系数。

[0011] 所述的体积约束为0.06；频率约束为70Hz，所述的各工况的加权系数均为1。

[0012] 本发明采用连续体拓扑优化方法进行桁架式结构的设计，优化目标为在多工况作用下结构柔顺度最小，约束为结构重量6％，并且频率满足基频要求。采取上述技术方案，可实现桁架的优化设计，节约设计成本，所设计的桁架结构重量小，刚度大，各项指标均满足设计要求，且均优于传统产品。

附图说明

[0013] 图1是本发明桁架的拓扑空间示意图；

[0014] 图2是本发明桁架的拓扑示意图；

[0015] 图3是本发明桁架的示意图。

具体实施方式

[0016] 下面结合附图说明本发明的优选实施例。

[0017] 图1是本发明桁架的拓扑空间示意图，根据结构的外形尺寸，确定结构的拓扑空间，拓扑空间中CONM2为载荷点。根据结构的实际边界条件约束对拓扑空间进行约束，之后对拓扑空间分别进行横向、纵向加载，考虑整个结构的体积约束为0.06，并考虑整个结构的频率约束为70Hz，优化目标为结构柔顺度最低。优化过程中考虑各工况的加权系数均为1，即认为各工况的作用效果相同，该加权系数可根据实际情况进行修改。

[0018] 在对图1模型设置后进行拓扑优化计算，可获得图2所示模型。该模型为桁架的拓扑示意图，反映了在多工况联合作用下所获得的最优拓扑形式。

[0019] 在图2所示模型的基础上进行桁架设计，图3是本发明桁架的示意图，为最终桁架的设计结果，该桁架的重量，频率等指标均满足设计要求。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种钢结构桁架-专利编号CN110526128A	2020-05-13	871
桁架结构-专利编号CN104870727B	2020-05-11	660
桁架结构-专利编号CN104863307B	2020-05-11	872
板桁架结构-专利编号CN104343205B	2020-05-13	726
桁架结构-专利编号CN104863307A	2020-05-12	796
桁架结构-专利编号CN104372888A	2020-05-12	938
桁架结构-专利编号CN104870727A	2020-05-11	750
一种桁架结构-专利编号CN108166678A	2020-05-13	897
桁架结构-专利编号CN104372888B	2020-05-11	613
桁架结构-专利编号CN102725460B	2020-05-12	1179

一种桁架式结构设计方法

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