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星敏感器支撑结构多目标拓扑优化设计与试验

程龙 王栋 谷松 高飞 杨林 李林

程龙, 王栋, 谷松, 高飞, 杨林, 李林. 星敏感器支撑结构多目标拓扑优化设计与试验[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(5): 520001-0520001(9). doi: 10.3788/IRLA201746.0520001
引用本文: 程龙, 王栋, 谷松, 高飞, 杨林, 李林. 星敏感器支撑结构多目标拓扑优化设计与试验[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(5): 520001-0520001(9). doi: 10.3788/IRLA201746.0520001
Cheng Long, Wang Dong, Gu Song, Gao Fei, Yang Lin, Li Lin. Multi-objective topology optimization design and test for support structure of star sensor[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(5): 520001-0520001(9). doi: 10.3788/IRLA201746.0520001
Citation: Cheng Long, Wang Dong, Gu Song, Gao Fei, Yang Lin, Li Lin. Multi-objective topology optimization design and test for support structure of star sensor[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(5): 520001-0520001(9). doi: 10.3788/IRLA201746.0520001

星敏感器支撑结构多目标拓扑优化设计与试验

doi: 10.3788/IRLA201746.0520001
基金项目: 

国家自然科学基金(41501383)

详细信息
    作者简介:

    程龙(1989-),男,硕士生,主要从事小卫星结构设计方面的研究。Email:chenglongrock@163.com

  • 中图分类号: V432.3

Multi-objective topology optimization design and test for support structure of star sensor

  • 摘要: 针对微小卫星对星敏感器的特殊要求,结合星敏感器特殊的工作性能和环境,采用拓扑方法对星敏感器支撑结构进行多目标优化设计并进行有限元分析和试验。首先,对模态分析和随机振动响应的基本理论进行介绍,推导出多目标拓扑优化的表达公式;其次,以支撑结构的体积最小和星敏感器在支撑结构上的四个安装点RMS值最小为目标,以最低自振频率为约束,建立支撑结构的拓扑优化模型,利用OptiStruct软件对其进行拓扑优化设计;然后利用MSC.PatranNastran有限元分析软件对优化后的支撑结构进行模态分析和随机振动响应分析,得到基频为327 Hz ,安装点RMS值的放大率最大为1.55;最后,对支撑结构进行振动试验,试验结果和有限元分析结果的相对误差最大为6.68%,二者吻合较好,该星敏感器支撑结构满足微小卫星对其性能指标的要求。
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-09-10
  • 修回日期:  2016-10-20
  • 刊出日期:  2017-05-25

星敏感器支撑结构多目标拓扑优化设计与试验

doi: 10.3788/IRLA201746.0520001
    作者简介:

    程龙(1989-),男,硕士生,主要从事小卫星结构设计方面的研究。Email:chenglongrock@163.com

基金项目:

国家自然科学基金(41501383)

  • 中图分类号: V432.3

摘要: 针对微小卫星对星敏感器的特殊要求,结合星敏感器特殊的工作性能和环境,采用拓扑方法对星敏感器支撑结构进行多目标优化设计并进行有限元分析和试验。首先,对模态分析和随机振动响应的基本理论进行介绍,推导出多目标拓扑优化的表达公式;其次,以支撑结构的体积最小和星敏感器在支撑结构上的四个安装点RMS值最小为目标,以最低自振频率为约束,建立支撑结构的拓扑优化模型,利用OptiStruct软件对其进行拓扑优化设计;然后利用MSC.PatranNastran有限元分析软件对优化后的支撑结构进行模态分析和随机振动响应分析,得到基频为327 Hz ,安装点RMS值的放大率最大为1.55;最后,对支撑结构进行振动试验,试验结果和有限元分析结果的相对误差最大为6.68%,二者吻合较好,该星敏感器支撑结构满足微小卫星对其性能指标的要求。

English Abstract

参考文献 (13)

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