一种太阳帆结构有限元快速建模与后处理方法

摘要

一种太阳帆结构有限元快速建模与后处理方法，（1）设置太阳帆构型方式、支撑臂与帆面连接形式，在帆面上为支撑臂设置预留区域；（2）建立带有预留区域的太阳帆帆面几何模型；（3）设置支撑臂类型，预留区域生成支撑臂几何模型；（4）建立太阳帆帆面以及支撑臂的有限元模型；（5）根据生成的太阳帆帆面以及支撑臂有限元模型，对二者进行有限元方式装配；（6）在有限元模型上设置静力学边界条件与载荷工况；（7）计算支撑臂屈曲载荷，模拟惯性释放的反向加速度，并将该反向加速度施加有限元模型上；（8）进行太阳帆静力学求解，得到支撑臂最大变形和轴向压力；（9）计算屈曲安全因子，根据屈曲安全因子判定构建的太阳帆结构方案的可行性。

主权项

一种太阳帆结构有限元快速建模与后处理方法，其特征在于步骤如下：(1)设置太阳帆构型方式以及支撑臂与帆面连接形式，并根据太阳帆的构型方式在帆面间为支撑臂设置预留区域；所述的太阳帆构型方式包括方形帆、多边形帆、圆形帆、环形帆、叶形帆；当为方形帆时预留区域为两条对角线区域，多边形帆预留区域为多边形对角线区域，圆形帆与环形帆预留区域为两条垂直直径区域，叶形帆预留区域为叶心区域；预留区域空间大小设置为支撑臂直径的5～10倍柱体空间区域；(2)根据设置的太阳帆构型方式设置太阳帆帆面薄膜分区，建立带有预留区域的太阳帆帆面几何模型；(3)根据设置的支撑臂与帆面连接形式设置支撑臂类型，在步骤(2)中的预留区域生成支撑臂几何模型；(4)设置帆面不同区域、支持臂与集中质量的参数、材料属性以及有限元单元类型、单元大小；根据所述材料属性、有限元单元类型、单元大小、对所述的太阳帆帆面以及支撑臂几何模型进行有限元划分，得到太阳帆帆面以及支撑臂的有限元模型；(5)根据生成的太阳帆帆面以及支撑臂有限元模型，对二者进行有限元方式装配；(6)在步骤(5)得到的有限元模型上设置静力学边界条件与载荷工况；(7)根据支撑臂形状尺寸及材料属性计算支撑臂屈曲载荷，并根据设置载荷工况、太阳帆总质量以及太阳帆帆面面积，计算模拟惯性释放的反向加速度，并将该反向加速度施加在步骤(5)得到的有限元模型上；(8)根据步骤(7)处理后的有限元模型进行太阳帆静力学求解，得到支撑臂最大变形和轴向压力；(9)根据得到的支撑臂屈曲载荷与计算的轴向压力，计算屈曲安全因子，根据屈曲安全因子判定构建的太阳帆结构方案的可行性。