卫星结构有限元模型单机批量建模方法及系统与流程

本发明涉及卫星结构有限元模型建模，具体地，涉及卫星结构有限元模型单机批量建模方法及系统。

背景技术：

1、在卫星结构有限元模型创建过程中，单机建模通常由质量点单元和刚性约束单元的创建组成。以四安装点单机为例，质量点单元的创建需要从creo软件中获取单机质心坐标xc、yc、zc，质量m，转动惯量ixx、iyy、izz和惯性积ixy、ixz、iyz，刚性约束单元的创建需要依次从creo软件中获取第一安装点坐标x1、y1、z1，第二安装点坐标x2、y2、z2，第三安装点坐标x3、y3、z3和第四安装点坐标x4、y4、z4，两类单元共需从creo软件获取22个参数，通常，这些参数手动获取的过程是十分繁琐、效率低并且容易出错。

2、在hypermesh软件中，质量点单元的创建相对容易，除了输入参数多之外不存在其它技术难点，而刚性约束单元的创建则较为复杂，除了输入参数多之外还存在刚性约束单元附属节点查找的难点，即如何在结构板众多的节点中准确快速的查找单机安装点所对应的节点，手动做法是利用单机安装点坐标值在有限元模型中创建临时参考节点，然后在结构板中查找与临时参考节点距离大致最小的节点，刚性约束单元创建完成之后再将上述临时参考节点删除。由此可见，整个附属节点的查找过程同样十分繁琐、效率低、准确度不高。此外，一颗卫星单机数量往往大于20台，在卫星结构有限元模型创建过程中，质量点单元和刚性约束单元的创建次数通常大于20次，由此可见，传统的单机建模方法不仅耗费大量时间，准确度也不高。

3、在creo软件中，本发明基于mfc框架，开发了卫星单机参数导出插件，一键导出卫星单机参数表，解决了卫星单机建模参数获取繁琐、容易出错的问题；

4、在hypermesh软件中，本发明基于tcl语言，开发了卫星单机批量建模插件，以卫星单机参数表为输入，一键完成卫星所有单机的建模，解决了单机建模过程繁琐、尤其是刚性约束单元附属节点查找准确度低的问题。

5、卫星单机批量建模插件自动输出单机刚性约束单元附属节点id编号，解决了附属节点id编号手动统计效率低、容易出错的问题，提高了卫星结构有限元分析后处理环节的效率。

6、专利文献cn107066676a（申请号：201710036935.9）公开了一种基于卫星板壳结构的有限元自动化建模方法，针对卫星板壳结构的特点，以国内航天领域的主流有限元建模软件msc.patran为平台，采用pcl语言编程开发了有限元自动建模系统。该方法包括一下步骤：(1)模型导入；(2)模型编辑；(3)网格划分；(4)材料/单元属性设置；(5)载荷/边界/初始条件设置；(6)提交分析计算。该文献着重于卫星结构板自动化仿真流程，未涉及卫星单机的批量建模。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种卫星结构有限元模型单机批量建模方法及系统。

2、根据本发明提供的一种卫星结构有限元模型单机批量建模方法，包括：

3、步骤s1：对卫星单机模型进行相关预处理，包括：赋予质量特性参数以及创建安装点特征；

4、步骤s2：计算单机在卫星基准坐标系下的质量、质心坐标、转动惯量、惯性积和安装点坐标的单机参数，基于所述单机参数构建并导出单机参数表；

5、步骤s3：根据单机参数表一键完成卫星所有单机的建模。

6、优选地，所述步骤s1采用：

7、步骤s1.1：根据单机接口数据单在creo软件中定义单机的质量、质心坐标、转动惯量和惯性积；

8、步骤s1.2：在单机安装面安装脚通孔中心建立点特征。

9、优选地，所述步骤s2采用：

10、步骤s2.1：计算单机本体坐标系下质量、质心坐标、转动惯量和惯性积；

11、步骤s2.2：基于单机本体坐标系下质心坐标、转动惯量和惯性积计算卫星基准坐标系下质心坐标、转动惯量和惯性积；

12、步骤s2.3：读取单机安装点特征，并计算单机本体坐标系下安装点坐标；基于单机本体坐标系下安装点坐标计算卫星基准坐标系下单机安装点坐标。

13、优选地，所述单机参数表包括：模型名称、单机名称、单机质量m、单机质心xc、单机质心yc、单机质心zc、转动惯量ixx、转动惯量iyy、转动惯量izz、惯性积ixy、惯性积ixz、惯性积iyz以及单机安装点坐标。

14、优选地，所述步骤s3采用：

15、步骤s3.1：基于单机参数表创建单机质量点单元；

16、步骤s3.2：基于单机参数表创建刚性约束单元。

17、优选地，所述步骤s3.1采用：

18、步骤s3.1.1：读取单机参数表获取对应单机质量、质心坐标、转动惯量和惯性积参数；

19、步骤s3.1.2：根据质心坐标创建质心节点；

20、步骤s3.1.3：根据单机质量、转动惯量、惯性积创建质量点单元；

21、步骤s3.1.4：将质量点单元分配到质心节点。

22、优选地，所述步骤s3.2采用：

23、步骤s3.2.1：读取单机参数表获取对应单机安装点坐标；

24、步骤s3.2.2：根据安装点坐标在结构板中查找附属节点；

25、步骤s3.2.3：在质心节点与附属节点之间创建刚性约束单元；

26、所述附属节点是在所有结构板节点中与单机安装点距离最近的节点。

27、根据本发明提供的一种卫星结构有限元模型单机批量建模系统，包括：

28、模块m1：对卫星单机模型进行相关预处理，包括：赋予质量特性参数以及创建安装点特征；

29、模块m2：计算单机在卫星基准坐标系下的质量、质心坐标、转动惯量、惯性积和安装点坐标的单机参数，基于上述单机参数构建并导出单机参数表；

30、模块m3：根据单机参数表一键完成卫星所有单机的建模。

31、优选地，所述模块m2采用：

32、模块m2.1：计算单体本体坐标系下质量、质心坐标、转动惯量和惯性积；

33、模块m2.2：基于单体本体坐标系下质心坐标、转动惯量和惯性积计算卫星基准坐标系下质心坐标、转动惯量和惯性积；

34、模块m2.3：读取单机安装点特征，并计算单机本体坐标系下安装点坐标；基于单机本体坐标系下安装点坐标计算卫星基准坐标系下单机安装点坐标；

35、所述单机参数表包括：模型名称、单机名称、单机质量m、单机质心xc、单机质心yc、单机质心zc、转动惯量ixx、转动惯量iyy、转动惯量izz、惯性积ixy、惯性积ixz、惯性积iyz以及单机安装点坐标。

36、优选地，所述模块m3采用：

37、模块m3.1：基于单机参数表创建单机质量点单元；

38、模块m3.2：基于单机参数表创建刚性约束单元；

39、所述模块m3.1采用：

40、模块m3.1.1：读取单机参数表获取对应单机质量、质心坐标、转动惯量和惯性积参数；

41、模块m3.1.2：根据质心坐标创建质心节点；

42、模块m3.1.3：根据单机质量、转动惯量、惯性积创建质量点单元；

43、模块m3.1.4：将质量点单元分配到质心节点；

44、所述模块m3.2采用：

45、模块m3.2.1：读取单机参数表获取对应单机安装点坐标；

46、模块m3.2.2：根据安装点坐标在结构板中查找附属节点；

47、模块m3.2.3：在质心节点与附属节点之间创建刚性约束单元；

48、所述附属节点是在所有结构板节点中与单机安装点距离最近的节点。

49、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

50、1、本发明解决了卫星单机建模参数获取繁琐、容易出错的问题；

51、2、本发明解决了卫星单机建模过程繁琐、尤其是刚性约束单元附属节点查找准确度低的问题；

52、3、本发明解决了附属节点id编号手动统计效率低、容易出错的问题；

53、4、本发明提高了卫星结构有限元模型单机建模的自动化程度和准确度。