浆拳薯铲ＭＥｃＨＡＮ。ｃ盟篓基差急若差ｃＨＮｏＬｏＧＹ器嚣温：２００５年１月ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＪａｎｕ剐了ｚｕｕ，
陈昌亚文章编号：ｌ００３—８７２８（２００５）Ｏｌ－００６６ｍ４
卫星结构优化设计的建模问题
陈昌亚１”，郑晓亚３，姜晋庆３
（１上海卫星工程研究所，上海２００２４０；２上海交通大学，上海２００３０；
３西北工业大学，西安７１００７２）
摘要：结合卫星结构设计方面的经验，并根据卫星结构的特点，提出了以等效板为主的建模方法，避免了蜂窝夹层板选取设计变量方面的诸多不便。另外，在优化模型中，结各卫星的特点，采取了处理设计变量，约束条件等有效措施．可使卫星结构优化工作得以准确和有效地进行。最后，通过一个卫星优化的实例，说明该方法是可行和有效的。关键词：卫星结构；优化设计；蜂窝夹层板；计算模型
中图分类号：０２２４文献标识码：Ａ
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ｌ００７２）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｓｏｐｈｉｓｔｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｌｌｅｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｔｍｃｔｕｒｅｓａｎｄｔｈｅｓｔｒｉｃｔｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｐｅｒｆｂｒｍａｎｃｅａｎｄｗｅｉｇｈｔ，ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｔｍｃｔｕｒｅｓｂｅｃｏｍｅｓｍｏｒｅｉｍｐｏｎａｎｔ．Ｔｈｅｐｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃ－ｔｕｒｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｉｓｂｕｉｌｔａｓａｐｈｙｓｉｃｓｍｏｄｅｌａｎｄｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｐａｓｔｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｂａ８ｅｄｏｎｔｈｅｃｈａｍｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｈｏｎｅｙｃｏｍｂｅｄｓａｎｄｗｉｃｈｐａｎｅｌｗｈｊｃｈｉｓｕｓｅｄａｌｏｔｉｎｔｈｅｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｅｐｒｏｐｏｓｅａｎｅｑｕｉｖ８ｌｅｎｔ—ｐａｎｅｌｍｏｄｅｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄｉｔｃａｎａｖｏｉｄｔｈｅｉｎｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅｓｏｆｄｅｓｉｇｎｖａｒｉａｂｌｅｓｏｆｈｏｎｅｙｃｏｍｂｅｄｓａｎｄｗｉｃｈｐａｎｅｌ．Ｉｎａｄｄｉ－ｔｉｏｎ，ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓａｄｏｐｔｍａｎｙｅｆｆｉｃｉｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓｄｅａｌｉｎｇｗｉｔｈｄｅｓｉｇｎＶａｒｉａｂｌｅｓａｎｄｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｅｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｔｍｃｔｕｒｅｓｃａｎｂｅｒｕｎａｃｃｕｒａｔｅｌｙａｎｄｅｆＥ色ｃｔｉｖｅｌｙ．Ｉｎｔｈｅｅｎｄ，ａｎｅｘａｍｐｌｅｏｆｓａｔｅＵｉｔｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｉｓｇｉｖｅｎａｎｄｉｔｉｓｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄｉｓｒｉｇｈｔａｎｄｅｆｂｃ?ｔｉｖｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ；Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ；Ｈｏｎｅｙｃｏｍｂｅｄｓａｎｄｗｉｃｈｐａｎｅｌ；Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ
近年来，有众多的文献介绍了在结构优化设计方面的进展¨。１和推出许多著名的结构分析软件，如Ｎ＊ｔｒａｎ¨１、Ａｄｉ．ｎａ”１等，可供卫星设计者应用。有的文献也专门介绍了优化模型方面的问题旧１，但没有抓住卫星结构的特点。为此，作者结合卫星结构设计方面的经验，并根据卫星结构中大量应用的蜂窝夹层板的特点，提出了等效蜂窝夹层板和考虑板间连接刚度的一整套方案，为建立简单可靠，使用方便的卫星结构有限元模型提供了有效的方法，从而避免了蜂窝夹层板选取设计变量方面的诸多不便。另外，在优化模型中，结合卫星的特点，采取了处理设计变量，约束条件等有效措施，使卫星结构优化工作得以准确和有效地进行。最后，通过一个卫星优化的实例，说明该方法是可行和有效的。
收稿日期：２００３一１０—２７
作者简介：陈昌亚（１９６３一），男（汉）．安徽，高级工程师１卫星结构的有限元计算模型
卫星结构优化的基础在于有限元分析，而建模是进行有限元分析的第一步。
１．１蜂窝夹层板的等效处理
在卫星结构设计中蜂窝夹层板的应用十分普遍，几乎占整个卫星结构重量的９０％以上，所以如何建立简单易行又准确可靠的蜂窝夹层板计算模型，对卫星结构优化设计工作是十分必要的。本文在文献［７］的基础上进行了全面的刚度、强度等效的理论分析和公式推导，并通过实际算例，对等效结果进行了考查和对比分析，验证了蜂窝等效板的可行性和有效性。
将蜂窝夹层板等效成与原夹层板不等厚度的各向同性的壳元素，可以同时承受垂直板面的剪、弯、扭载荷和面内的拉压、剪切载荷。其中，作为弯曲板，符合小挠度薄板的
克希霍夫（Ｋｉｒｃｈｉｈｏ珏）假设，其刚度Ｄ。的表达式为 万方数据