一种综合力‑电功能的多功能航天结构一体化设计方法

摘要

本发明属于航天器多功能结构技术领域，具体涉及一种综合力‑电功能的多功能航天结构一体化设计方法，该方法包括三个部分，分别为：结构设计、电池组设计和约束匹配模块设计；所述结构设计包括对多功能航天结构进行结构总体方案设计和结构参数设计，并提出对电池组设计的约束条件；所述电池组设计包括对电池组总体方案进行设计和对单体电池电芯进行设计，并提出对结构设计的约束条件；所述约束匹配模块设计用于检验结构设计和电池组设计是否满足要求的标准；对初步设计出来的多功能航天结构分别进行结构设计验证、电池组设计验证，并根据验证结果对结构设计、电池组设计进行匹配、迭代和修改，直至满足多功能航天器结构功能要求。

主权项

一种综合力‑电功能的多功能航天结构一体化设计方法，其特征在于，该方法包括三个部分，分别为：结构设计、电池组设计和约束匹配模块设计；所述结构设计的具体步骤为：(S11)对多功能航天结构进行结构总体方案设计；从多功能航天结构的结构构型、几何尺寸、安装方式、质量分布方面进行设计；(S12)对多功能航天结构进行结构参数设计；在所述结构总体方案设计的基础上，对结构频率、几何参数、结构强度、结构刚度和材料特性参数进行设计；(S13)提出对电池组设计的约束条件，作为电池组设计验证与迭代修改的验证标准；所述电池组设计的具体步骤为：(S21)对电池组总体方案进行设计，包括电池组电性能设计和电池组结构设计两部分；所述电池组电性能设计是以电源系统的电性能指标为依据，从电池组的总电压、总容量、串并方式、能量密度、充电体制、放电体制方面对电池组进行总体方案设计；所述电池组结构设计是从电池组的结构构型、包络尺寸、内部布局、结构质量、支撑方式、绝缘措施和导热策略方面进行设计；(S22)对单体电池电芯进行设计，包括电芯电性能设计和电芯结构设计两部分；所述电芯电性能设计在电池组电性能设计的基础上，对单体电压、单体内阻、单体容量、放电深度及循环寿命进行设计；所述电芯结构设计是在电池组结构设计的基础上，对电芯的内部构造、材料选型、叠层方式和密封手段进行设计；(S23)提出对结构设计的约束条件，作为结构设计验证与迭代修改的验证标准；所述约束匹配模块设计的具体方法为：根据结构与电池组两者之间的关系，设计构型约束、外形约束、重量约束、频率约束、稳固性能、绝缘性能和散热性能约束等限制条件，并依据步骤(S13)与步骤(S23)更新相关约束条件，用于检验结构设计和电池组设计是否满足要求的标准；对初步设计出来的多功能航天结构分别进行结构设计验证、电池组设计验证，并根据验证结果对结构设计、电池组设计进行匹配、迭代和修改，直至满足多功能航天器结构功能要求。