[发明专利]一种卫星星架系统动力学响应分析方法和系统

权利要求书

1.一种卫星星架系统动力学响应分析方法，其特征在于，包括：

步骤1，对支架进行有限元建模，根据建模结果对支架进行模态分析，并在支架模态分析结果满足设计需求时，执行步骤2；

步骤2，对星架耦合系统进行模态分析，得到星架耦合系统的频率，并在星架耦合系统的频率满足设定频率时，执行步骤3；

步骤3，对卫星进行模态分析，得到星架耦合体特征点处的加速度响应值；

步骤4，根据星架耦合体特征点处的加速度响应值确定支架安装处的加速度响应值，并计算得到支架安装处的拉拔力；

步骤5，判断计算得到的支架安装处的拉拔力是否满足埋件拉拔力；若计算得到的支架安装处的拉拔力小于所述埋件拉拔力，则返回执行步骤1，直至设计满足要求；

所述步骤1，具体包括：

对支架进行有限元建模，赋予材料属性，边界约束为固支，得到支架在物理坐标系统中的运动微分方程为：

其中，[M]表示系统质量矩阵，[K]表示刚度矩阵，{u}表示系统的位移响应向量，{f(t)}表示系统的激励力向量；

令{f(t)}＝{0}，对式(1)求解，得到：

其中，表示第i阶模态对应的振型特征向量，w_i表示第i阶模态的固有频率，t表示时间；

根据式(2)求解得到w_i；

若w_i不小于设定频率阈值，则确定支架模态分析结果满足设计需求，执行步骤2；

若w_i小于设定频率阈值，则对支架重新设计；

所述步骤2，具体包括：

对星架耦合系统进行模态分析，得到星架耦合系统的频率；

若星架耦合系统的频率不小于设定频率，则确定星架耦合系统的频率满足设定频率，执行步骤3；

若星架耦合系统的频率小于设定频率，则对星架耦合系统重新设计；

通过如下步骤对星架耦合系统重新设计：

在维持原支架接口设计不变的情况下，降低支架高度，以提高系统频率；

将星架耦合系统简化为单自由度弹簧模型，采用理论分析方法得到星架耦合系统频率，再对满足要求的模型进行数值计算复核，直到满足要求，以节省重复建模时间。

2.根据权利要求1所述的卫星星架系统动力学响应分析方法，其特征在于，所述频率阈值为：100Hz。

3.根据权利要求1所述的卫星星架系统动力学响应分析方法，其特征在于，所述设定频率为：40Hz。

4.根据权利要求1所述的卫星星架系统动力学响应分析方法，其特征在于，所述单自由度弹簧模型为：

其中，f表示频率，k表示劲度系数，m表示质量；

根据式(3)确定更改支架高度前后组合体频率比为：

其中，h表示组合体质心高度，下标“1”表示支架高度更改前的状态，下标“2”表示支架高度更改后的状态。

5.一种卫星星架系统动力学响应分析系统，其特征在于，包括：

第一分析模块，用于对支架进行有限元建模，根据建模结果对支架进行模态分析，并在支架模态分析结果满足设计需求时，执行第二分析模块；

第二分析模块，用于对星架耦合系统进行模态分析，得到星架耦合系统的频率，并在星架耦合系统的频率满足设定频率时，执行第三分析模块；

第三分析模块，用于对卫星进行模态分析，得到星架耦合体特征点处的加速度响应值；

第四分析模块，用于根据星架耦合体特征点处的加速度响应值确定支架安装处的加速度响应值，并计算得到支架安装处的拉拔力；

第五分析模块，用于判断计算得到的支架安装处的拉拔力是否满足埋件拉拔力；若计算得到的支架安装处的拉拔力小于所述埋件拉拔力，则返回执行第一分析模块，直至设计满足要求；

第一分析模块，具体用于：

对支架进行有限元建模，赋予材料属性，边界约束为固支，得到支架在物理坐标系统中的运动微分方程为：

其中，[M]表示系统质量矩阵，[K]表示刚度矩阵，{u}表示系统的位移响应向量，{f(t)}表示系统的激励力向量；

令{f(t)}＝{0}，对式(1)求解，得到：

其中，表示第i阶模态对应的振型特征向量，w_i表示第i阶模态的固有频率，t表示时间；

根据式(2)求解得到w_i；

若w_i不小于设定频率阈值，则确定支架模态分析结果满足设计需求，执行步骤2；

若w_i小于设定频率阈值，则对支架重新设计；

第二分析模块，具体用于：

对星架耦合系统进行模态分析，得到星架耦合系统的频率；

若星架耦合系统的频率不小于设定频率，则确定星架耦合系统的频率满足设定频率，执行步骤3；

若星架耦合系统的频率小于设定频率，则对星架耦合系统重新设计；

通过如下步骤对星架耦合系统重新设计：

在维持原支架接口设计不变的情况下，降低支架高度，以提高系统频率；

将星架耦合系统简化为单自由度弹簧模型，采用理论分析方法得到星架耦合系统频率，再对满足要求的模型进行数值计算复核，直到满足要求，以节省重复建模时间。