空間對接平臺(tái)關(guān)鍵件結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、空間對接平臺(tái)的主要任務(wù)就是將設(shè)備精確的裝入固定箱體中或者由固定箱體中拆卸下來以維護(hù)。本文主要從實(shí)現(xiàn)精密對接出發(fā)，分析出空間對接平臺(tái)的六自由度調(diào)節(jié)功能是實(shí)現(xiàn)設(shè)備精確對接到位的關(guān)鍵技術(shù)。從而分析出支撐腔體是空間對接平臺(tái)的關(guān)鍵件。對支撐腔體的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重大意義，為以后的空間對接平臺(tái)的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。
　　 對空間對接平臺(tái)進(jìn)行了功能分析，將功能進(jìn)行了分解、歸類。歸納整合后得出了空間對接平臺(tái)組成結(jié)構(gòu)。通過功能分析以及現(xiàn)場對接情況，發(fā)現(xiàn)空

2、問對接平臺(tái)的六自由度調(diào)整功能是實(shí)現(xiàn)設(shè)備精確對接的關(guān)鍵，對空間對接平臺(tái)支撐腔體這一關(guān)鍵件的優(yōu)化設(shè)計(jì)是必要的，也是本文進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究對象。
　　 本文以空間對接平臺(tái)支撐腔體作為研究對象，主要利用有限元軟件ANSYS11.0建立腔體有限元模型，根據(jù)實(shí)際情況施加約束及載荷，然后進(jìn)行靜力學(xué)分析和模態(tài)分析，得出了腔體的等效最大值應(yīng)力、最大變形量值、前10階模態(tài)以及相應(yīng)振型。這些數(shù)據(jù)作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)。
　　 介紹了連續(xù)體拓?fù)?/p>

3、優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法和理論，本文使用的Ansysworkbench11.0采用變密度法進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，優(yōu)化準(zhǔn)則法進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算。介紹了變密度法建立拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)學(xué)模型的方法，推導(dǎo)了迭代算式。定義了優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)、約束條件、設(shè)計(jì)變量。通過改變約束條件得到了3中優(yōu)化結(jié)果，但偽密度云圖總體輪廓基本保持一致。為防止優(yōu)化結(jié)果出現(xiàn)數(shù)值不穩(wěn)定現(xiàn)象，對拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果進(jìn)行了可信度分析，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化過程不存在網(wǎng)格依賴性。拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果并不能用于產(chǎn)品的加工制造，考慮腔體采用鑄造方

4、式，結(jié)合拓?fù)鋬?yōu)化密度云圖對腔體進(jìn)行了可制造化處理，設(shè)計(jì)出新的對接平臺(tái)腔體。最后對新腔體建立有限元模型進(jìn)行靜力學(xué)、模態(tài)分析。比較了優(yōu)化前后腔體的最大值等效應(yīng)力、最大值變形量值、前10階模態(tài)、振型以及它們出現(xiàn)位置，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化前后腔體的力學(xué)性能并未發(fā)生太大變化，都在容許范圍內(nèi)；不過優(yōu)化后一階固有頻率明顯提高，腔體動(dòng)力學(xué)特性變好。且腔體質(zhì)量減小近30％，大大降低了加工制造成本。因此，達(dá)到了拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)目的，對以后空間對接平臺(tái)的設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義，達(dá)