CN107391786A - 适用于卫星有限元热变形分析的温度场快速赋值方法 - Google Patents

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thermal deformation
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苏若斌
孔祥森
周静
陶炯鸣
赵川
李�昊
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Shanghai Institute of Satellite Engineering
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Abstract

本发明公开了一种适用于卫星有限元热变形分析的温度场快速赋值方法，其包括以下步骤：步骤一，建立需要进行热变形分析的卫星有限元模型，包括网格划分、多点约束定义、材料定义，导出模型文件；步骤二，对温度场测试数据进行坐标转换，使测试数据坐标与有限元模型坐标一致；步骤三，将模型文件导入NX软件，根据热变形分析方案对模型进行分组设置等。本发明能够在短时间内完成结构热变形分析，进而指导设计生产，缩短卫星研制周期。

Description

适用于卫星有限元热变形分析的温度场快速赋值方法
技术领域
本发明涉及一种赋值方法，特别是涉及一种适用于卫星有限元热变形分析的温度场快速赋值方法。
背景技术
适用于卫星有限元热变形分析的温度场快速赋值方法直接关乎到卫星结构设计的合理性、有效载荷安装面的精度稳定性，以及为卫星在轨热变形有效控制提供数据参考，进而影响卫星技术指标能否实现。
传统的结构有限元温度场赋值方法为，根据结构温度实测数据，选中对应结构有限元模型的一组节点，对这些节点进行温度赋值，再选中另一组节点，赋对应温度值，如此一组组选中分别手动赋值，直至对所需计算的模型全部加载上温度场的数值。由于有限元模型节点多，采用此方法工作量大，耗时长，并且容易存在疏漏或加载节点存在位置偏差，导致模型温度设置不精准，难以分析出卫星结构的热变形情况，进而无法指导卫星在轨热变形的控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于卫星有限元热变形分析的温度场快速赋值方法，其能够在短时间内完成结构热变形分析，进而指导设计生产，缩短卫星研制周期。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种适用于卫星有限元热变形分析的温度场快速赋值方法，其包括以下步骤：
步骤一，建立需要进行热变形分析的卫星有限元模型，包括网格划分、多点约束定义、材料定义，导出模型文件；
步骤二，对温度场测试数据进行坐标转换，使测试数据坐标与有限元模型坐标一致；
步骤三，将模型文件导入NX(代号)软件，根据热变形分析方案对模型进行分组设置；
步骤四，对NX模型文件中的分组有限元分别进行温度场加载；
步骤五，将NX模型文件保存并导出有限元格式文件；
步骤六，在MSC Patran(工业领域最著名的有限元前、后处理器，是一个开放式、多功能的三维MCAE软件包，具有集工程设计、工程分析和结果评估功能于一体的、交互图形界面的CAE集成环境)中导入温度场模型文件用于热变形分析可获得分析数据。
优选地，所述步骤一是利用MSC Patran有限元软件建立需要进行热变形分析的卫星有限元模型。
优选地，所述步骤一中导出模型文件为为bdf(基于ASCLL的在windows系统和mac系统通用的字体格式)格式的Nastran(大型应用有限元程序)模型文件，获得包含卫星结构所有热相关特征信息。
优选地，所述步骤二是利用MATLAB(商业数学软件)编写的坐标转换程序对卫星温度场实测数据进行坐标转换。
优选地，所述步骤二中的坐标转换的文件均为excel(电子表格软件)编制的csv(Comma-Separated Values，逗号分隔值)格式文件，包含空间坐标信息和温度值。
优选地，所述步骤四、步骤五和步骤六都是联合NX软件和MSC Patran软件进行有限元模型温度场赋值，实现Nastran格式有限元的快速赋值。
优选地，所述步骤四采用坐标转换后的温度场数据对有限元模型进行温度加载，NX软件自动将坐标信息与对应位置的有限元节点进行匹配，使温度值数据加载到对应的有限元节点上。
优选地，所述步骤五保存并导出的文件为可进行MSC Nastran分析计算的bdf格式有限元模型文件，包含了温度场特征信息。
优选地，所述步骤六利用MSC Patran或Nastran软件导入温度场模型后可直接计算出卫星结构的热变形结果。
本发明的积极进步效果在于：本发明能够在进行卫星热变形试验后利用实测数值快速对MSC Patran/Nastran有限元模型进行温度场赋值，从而能在短时间内完成结构热变形分析，进而指导设计生产，缩短卫星研制周期。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明适用于卫星有限元热变形分析的温度场快速赋值方法包括以下步骤：
步骤一，建立需要进行热变形分析的卫星有限元模型，包括网格划分、多点约束定义、材料定义，导出模型文件；
步骤二，对温度场测试数据进行坐标转换，使测试数据坐标与有限元模型坐标一致；
步骤三，将模型文件导入NX软件，根据热变形分析方案对模型进行分组设置；
步骤四，对NX模型文件中的分组有限元分别进行温度场加载；
步骤五，将NX模型文件保存并导出有限元格式文件；
步骤六，在MSC Patran中导入温度场模型文件用于热变形分析可获得分析数据。
所述步骤一是利用MSC Patran有限元软件建立需要进行热变形分析的卫星有限元模型。
所述步骤一中导出模型文件为为bdf格式的Nastran模型文件，获得包含卫星结构所有热相关特征信息，特别是热膨胀系数等。
所述步骤二是利用MATLAB编写的坐标转换程序对卫星温度场实测数据进行坐标转换。
所述步骤二中的坐标转换的文件均为excel编制的csv格式文件，包含空间坐标信息和温度值。
所述步骤二经坐标转换后的温度场的坐标信息与有限元模型的坐标信息一致。
所述步骤四、步骤五和步骤六都是联合NX软件和MSC Patran软件进行有限元模型温度场赋值，实现Nastran格式有限元的快速赋值。
所述步骤四采用坐标转换后的温度场数据对有限元模型进行温度加载，NX软件自动将坐标信息与对应位置的有限元节点进行匹配，使温度值数据加载到对应的有限元节点上。
所述步骤五保存并导出的文件为可进行MSC Nastran分析计算的bdf格式有限元模型文件，包含了温度场特征信息。
所述步骤六利用MSC Patran或Nastran软件导入温度场模型后可直接计算出卫星结构的热变形结果，具体地，可进行静力分析，获得温度场作用下的应力应变数据。
以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适用于卫星有限元热变形分析的温度场快速赋值方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤一，建立需要进行热变形分析的卫星有限元模型，包括网格划分、多点约束定义、材料定义，导出模型文件；
步骤二，对温度场测试数据进行坐标转换，使测试数据坐标与有限元模型坐标一致；
步骤三，将模型文件导入NX软件，根据热变形分析方案对模型进行分组设置；
步骤四，对NX模型文件中的分组有限元分别进行温度场加载；
步骤五，将NX模型文件保存并导出有限元格式文件；
步骤六，在MSC Patran中导入温度场模型文件用于热变形分析可获得分析数据。
2.如权利要求1所述的适用于卫星有限元热变形分析的温度场快速赋值方法，其特征在于，所述步骤一是利用MSC Patran有限元软件建立需要进行热变形分析的卫星有限元模型。
3.如权利要求2所述的适用于卫星有限元热变形分析的温度场快速赋值方法，其特征在于，所述步骤一中导出模型文件为为bdf格式的Nastran模型文件，获得包含卫星结构所有热相关特征信息。
4.如权利要求1所述的适用于卫星有限元热变形分析的温度场快速赋值方法，其特征在于，所述步骤二是利用MATLAB编写的坐标转换程序对卫星温度场实测数据进行坐标转换。
5.如权利要求4所述的适用于卫星有限元热变形分析的温度场快速赋值方法，其特征在于，所述步骤二中的坐标转换的文件均为excel编制的csv格式文件，包含空间坐标信息和温度值。
6.如权利要求1所述的适用于卫星有限元热变形分析的温度场快速赋值方法，其特征在于，所述步骤四、步骤五和步骤六都是联合NX软件和MSCPatran软件进行有限元模型温度场赋值，实现Nastran格式有限元的快速赋值。
7.如权利要求6所述的适用于卫星有限元热变形分析的温度场快速赋值方法，其特征在于，所述步骤四采用坐标转换后的温度场数据对有限元模型进行温度加载，NX软件自动将坐标信息与对应位置的有限元节点进行匹配，使温度值数据加载到对应的有限元节点上。
8.如权利要求6所述的适用于卫星有限元热变形分析的温度场快速赋值方法，其特征在于，所述步骤五保存并导出的文件为可进行MSC Nastran分析计算的bdf格式有限元模型文件，包含了温度场特征信息。
9.如权利要求6所述的适用于卫星有限元热变形分析的温度场快速赋值方法，其特征在于，所述步骤六利用MSC Patran或Nastran软件导入温度场模型后可直接计算出卫星结构的热变形结果。
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