[发明专利]折叠式桁架动力学分析系统、方法、装置和存储介质

说明书

一种折叠式桁架动力学分析系统，包括，前处理模块，通过前处理模块输入参数；拓扑结构分析模块，通过拓扑结构分析获取所述桁架的连接铰和切断铰数据，以及各柔性体的数据；模态分析模块，对所述各柔性体进行模态分析得到常值阵；求解动力学方程模块，求解动力学方程得到所述桁架的运动学变量的时变规律；数据储存模块，通过数据储存模块保存计算结果；后处理模块，通过后处理模块输出分析曲线。

技术领域

本发明属于航天技术领域，特别涉及一种可用于太空衍射望远镜的折叠式桁架动力学分析系统、方法、装置和存储介质。

背景技术

大型折叠式桁架在某些太空设施中，例如太空衍射望远镜中的应用已经被提及，然而，对于这类的大型大尺度可折叠柔性桁架的展开和锁定的动力学分析却并非易事。

发明内容

本发明实施例之一，一种折叠式桁架动力学分析系统，包括，前处理模块，通过前处理模块输入参数；

拓扑结构分析模块，通过拓扑结构分析获取所述桁架的连接铰和切断铰数据，以及各柔性体的数据；

模态分析模块，对所述各柔性体进行模态分析得到常值阵；

求解动力学方程模块，求解动力学方程得到所述桁架的运动学变量的时变规律。

本发明实施例之一，一种折叠式桁架动力学分析方法，包括步骤，输入所述桁架的几何和物理参数；

通过拓扑结构分析获取所述桁架的连接铰和切断铰数据，以及各柔性体的数据；

对所述各柔性体进行模态分析得到常值阵；

求解动力学方程得到所述桁架的运动学变量的时变规律；

处理后输出分析曲线。

本发明的有益效果包括：

(1)本发明可以快速计算大型折叠式桁架展开和锁定过程的运动学变量和局部动应变，仿真数据可以为地面试验作参考；

(2)本发明提出了针对超大型柔性机构的变拓扑处理方法，将仿真时间分成若干时段，将固定铰连接的柔性部件简化为一个柔性体，在很大程度上缩减了计算规模，提高了仿真效率；

(3)本发明考虑了各柔性部件的弹性变形，并截取前若干阶模态，在计算规模较小的情况下，保证了仿真计算精度；

(4)基于单向递推组集方法，用铰坐标取代各柔性体的笛卡尔坐标，缩减了广义坐标的维数，是提升仿真效率的一个重要因素。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：

图1为本发明实施例之一的动力学分析系统的结构示意图。

图2为本发明实施例之一的动力学分析的步骤。

图3为本发明实施例之一的柔性多体系统动力学方程求解的流程图。

图4为本发明实施例之一的计算流程图；

图5为本发明实施例之一的折叠式桁架展开示意图；

图6为本发明实施例之一的桁架单元结构解析图；

图7为本发明实施例之一的含切断铰邻接物体的几何关系解析图；

图8为本发明实施例之一的邻接物体的几何关系解析图。

1——待展开的桁架

2——折叠臂

3——桁架单元