楊金軍，姚 駿，彭海闊，顧志悅，王志國(guó)

(上海衛(wèi)星工程研究所， 上海 200240)

航天器桁架結(jié)構(gòu)快速設(shè)計(jì)方法研究

楊金軍，姚 駿，彭海闊，顧志悅，王志國(guó)

(上海衛(wèi)星工程研究所， 上海 200240)

隨著航天事業(yè)的發(fā)展，桁架作為航天器主承力結(jié)構(gòu)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并呈現(xiàn)大型化復(fù)雜化的發(fā)展趨勢(shì)。傳統(tǒng)模式下航天器桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率低下，無(wú)法適應(yīng)“快速響應(yīng)約束,迭代更新高效”等應(yīng)用要求，制約桁架結(jié)構(gòu)的發(fā)展。針對(duì)這一現(xiàn)象，文中基于自頂向下(Top-Down)設(shè)計(jì)模式和參照柔性相關(guān)思想，提出了航天器桁架結(jié)構(gòu)快速設(shè)計(jì)方法，并進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明，航天器桁架結(jié)構(gòu)快速設(shè)計(jì)方法邏輯關(guān)系明確，簡(jiǎn)便實(shí)用，能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)元件自動(dòng)創(chuàng)建和裝配，快速響應(yīng)外部約束并自適應(yīng)更新，能確保設(shè)計(jì)狀態(tài)的迭代有效可控，顯著提升桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率，可推廣應(yīng)用于航天器桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

航天器；桁架結(jié)構(gòu)；自頂向下模式；柔性相關(guān)；快速設(shè)計(jì)

引 言

桁架具有凈空間值高、受運(yùn)載包絡(luò)限制少等優(yōu)點(diǎn)，多為高次超靜定結(jié)構(gòu)且剛度和整體性較好，因而越來(lái)越多地作為主承力結(jié)構(gòu)應(yīng)用到航天器結(jié)構(gòu)中，且其結(jié)構(gòu)形式呈現(xiàn)大型化、復(fù)雜化的發(fā)展趨勢(shì)。

當(dāng)前，隨著航天事業(yè)的快速發(fā)展，航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)面臨著“設(shè)計(jì)約束多樣、迭代更新頻繁、周期控制困難”的局面。而在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式下，桁架設(shè)計(jì)不僅需經(jīng)過(guò)概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)等多個(gè)階段迭代，設(shè)計(jì)工作量大且周期冗長(zhǎng)[1]。同時(shí)，由于參照關(guān)系和裝配關(guān)系復(fù)雜多樣，常出現(xiàn)桁架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)修改而導(dǎo)致模型再生失敗的現(xiàn)象，大大影響了設(shè)計(jì)效率，無(wú)法滿足“快速響應(yīng)設(shè)計(jì)約束、迭代更新高效”的需求。因此，亟需采用新的技術(shù)方法來(lái)提升桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率，促進(jìn)桁架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和發(fā)展。

本文針對(duì)傳統(tǒng)桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的弊端，基于自頂向下(Top-Down)模式和參照柔性相關(guān)思想，提出了航天器桁架結(jié)構(gòu)快速設(shè)計(jì)方法。實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證表明，航天器桁架結(jié)構(gòu)快速設(shè)計(jì)方法邏輯關(guān)系明確，簡(jiǎn)便實(shí)用，能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)元件自動(dòng)創(chuàng)建和裝配，快速響應(yīng)外部約束并自適應(yīng)更新，確保設(shè)計(jì)狀態(tài)的迭代有效可控，能顯著提升桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率，可推廣應(yīng)用于航天器桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1 航天器桁架結(jié)構(gòu)快速設(shè)計(jì)基本原理

相對(duì)而言，桁架構(gòu)型復(fù)雜、部件繁多、連接關(guān)系多樣，如何實(shí)現(xiàn)管控構(gòu)型、自動(dòng)創(chuàng)建部件、快速裝配是桁架設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，而基于Top-Down模式，運(yùn)用參照柔性相關(guān)的裝配方法和多級(jí)骨架模型能夠有效解決這些問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)桁架結(jié)構(gòu)的快速設(shè)計(jì)和更新。

1.1 基于Top-Down模式的桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

Top-Down模式要求先進(jìn)行系統(tǒng)全局設(shè)計(jì)，使全局設(shè)計(jì)能夠初步滿足設(shè)計(jì)約束要求，而后才在全局設(shè)計(jì)的框架下進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，其本質(zhì)上是設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)從系統(tǒng)頂部傳遞到底端的過(guò)程。這種模式符合漸進(jìn)設(shè)計(jì)過(guò)程和人員思維方式，且因自上而下的信息傳遞可以有效地適應(yīng)外部需求變化而進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重構(gòu)，極大地便利了設(shè)計(jì)狀態(tài)的迭代和更新。

Pro/E軟件提供了多種形式的數(shù)據(jù)傳遞方法實(shí)現(xiàn)Top-Down模式設(shè)計(jì)，骨架模型是其中較為常用的一種。骨架模型通常由基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)線、基準(zhǔn)坐標(biāo)系和外形曲面組成，能夠直觀地表達(dá)空間包絡(luò)約束和與設(shè)計(jì)有關(guān)的特征。通過(guò)骨架模型，一方面在設(shè)計(jì)初期就能夠確定設(shè)計(jì)意圖，定義初步的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，另一方面可利用骨架模型傳遞信息的能力，將設(shè)計(jì)意圖傳遞貫穿系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全過(guò)程，便于自上而下的參數(shù)化設(shè)計(jì)變更[2]。

對(duì)于航天器桁架結(jié)構(gòu)而言，運(yùn)用自頂向下設(shè)計(jì)模式，建立桁架系統(tǒng)自上而下的骨架模型，利用骨架模型作為信息傳遞載體，在概念設(shè)計(jì)階段通過(guò)對(duì)總體布局、外部參照等進(jìn)行抽象和空間幾何構(gòu)建，將產(chǎn)品的功能規(guī)劃轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求，反映產(chǎn)品的空間布局、拓?fù)潢P(guān)系等[3]，進(jìn)而使產(chǎn)品設(shè)計(jì)趨于清晰，便于設(shè)計(jì)模型的確立；其次，基于自頂向下的信息傳遞和繼承，設(shè)計(jì)意圖和約束能夠充分貫穿整個(gè)系統(tǒng)，輔以骨架模型驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品參數(shù)化設(shè)計(jì)和變更，既能夠非常方便地通過(guò)對(duì)上層基本骨架的調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)下層設(shè)計(jì)的調(diào)整和修改，又不會(huì)影響到整個(gè)產(chǎn)品的裝配關(guān)系，降低了設(shè)計(jì)模型迭代更新失敗的風(fēng)險(xiǎn)[4]。

1.2 參照柔性相關(guān)

雖然基于自頂向下模式采用骨架模型進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳遞，能夠便捷地傳遞和繼承約束信息，加強(qiáng)系統(tǒng)控制能力，但在詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程中，仍存在著一個(gè)不容回避的事實(shí)，即基于Top-Down模式的設(shè)計(jì)將在設(shè)計(jì)模型中引入復(fù)雜直接參照關(guān)系，一旦出現(xiàn)元件替換、增刪等情況，原有參照關(guān)系中的某一參照源就可能丟失，進(jìn)而使設(shè)計(jì)狀態(tài)失控，引發(fā)一系列問(wèn)題。

為了確保設(shè)計(jì)狀態(tài)有效可控，需要在自頂向下的設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)各個(gè)層級(jí)參照源和參照關(guān)系進(jìn)行歸并和統(tǒng)一，避免形成復(fù)雜參考關(guān)系，保證設(shè)計(jì)狀態(tài)的獨(dú)立性和參照關(guān)系傳遞的準(zhǔn)確性。

從Pro/E軟件的設(shè)計(jì)思想上來(lái)看，參照是Pro/E全參數(shù)化建模的靈魂，其本質(zhì)是特征或組件的定位標(biāo)識(shí)，系統(tǒng)根據(jù)這些標(biāo)識(shí)構(gòu)件特征或定位組件?；趨⒄盏谋举|(zhì)，運(yùn)用“參照柔性相關(guān)”的設(shè)計(jì)思想，在數(shù)據(jù)信息傳遞過(guò)程中，從骨架模型外部添加與骨架模型中參照源柔性相關(guān)的新參照源并進(jìn)行傳遞。通過(guò)骨架模型和柔性參照兩者的結(jié)合，不僅能夠?qū)υO(shè)計(jì)模型的參照源進(jìn)行歸并和統(tǒng)一，簡(jiǎn)化內(nèi)部參照關(guān)系，還能借助全面統(tǒng)一的基礎(chǔ)參照，發(fā)揮骨架模型對(duì)設(shè)計(jì)狀態(tài)的控制，確保設(shè)計(jì)狀態(tài)的獨(dú)立性，減少設(shè)計(jì)再生失敗的現(xiàn)象。

2 航天器桁架結(jié)構(gòu)快速設(shè)計(jì)方法

按照Top-Down模式，航天器桁架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程分為結(jié)構(gòu)全局設(shè)計(jì)、多級(jí)骨架模型創(chuàng)建、部件自動(dòng)創(chuàng)建與裝配設(shè)計(jì)3個(gè)環(huán)節(jié)。

2.1 結(jié)構(gòu)全局設(shè)計(jì)

航天器桁架結(jié)構(gòu)的裝配層級(jí)通常為“系統(tǒng)→艙段→部件”?；赥op-Down模式的結(jié)構(gòu)全局設(shè)計(jì)主要針對(duì)系統(tǒng)和艙段進(jìn)行，是確定桁架包絡(luò)空間、構(gòu)型的關(guān)鍵步驟。典型的結(jié)構(gòu)全局設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

圖1 桁架結(jié)構(gòu)全局設(shè)計(jì)流程

結(jié)構(gòu)全局設(shè)計(jì)主要包括：

1)設(shè)計(jì)約束導(dǎo)入。全局設(shè)計(jì)的約束主要有外部參照、總體布局等，通常以基準(zhǔn)坐標(biāo)系、基準(zhǔn)線、基準(zhǔn)面和空間幾何等形式反映到全局設(shè)計(jì)中。這些約束信息不僅表征結(jié)構(gòu)構(gòu)型的布局包絡(luò)、設(shè)計(jì)空間等信息，還將作為系統(tǒng)頂級(jí)約束，在必要的時(shí)候向下級(jí)傳遞。

2)拓?fù)潢P(guān)系構(gòu)造。在設(shè)計(jì)約束已知的前提下，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)裝配層級(jí)的分解和子級(jí)包絡(luò)約束等，定義系統(tǒng)拓?fù)潢P(guān)系的構(gòu)造，獲取系統(tǒng)裝配層級(jí)和子級(jí)包絡(luò)以及基本元件的空間分布。

3)提取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)描述。根據(jù)系統(tǒng)的拓?fù)潢P(guān)系，提取桁架接頭元件中心點(diǎn)，運(yùn)用柔性參照相關(guān)的方法，基于基準(zhǔn)坐標(biāo)系對(duì)中心點(diǎn)進(jìn)行一致性描述，使其獲取柔性參照關(guān)系，形成結(jié)構(gòu)空間構(gòu)造的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)描述，為后續(xù)骨架模型和部件創(chuàng)建與裝配等提供基礎(chǔ)參照。

2.2 多級(jí)骨架模型創(chuàng)建

結(jié)構(gòu)全局設(shè)計(jì)獲取了桁架結(jié)構(gòu)拓?fù)潢P(guān)系和空間構(gòu)造的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)描述，而據(jù)此進(jìn)行的多級(jí)骨架模型創(chuàng)建則是將全局設(shè)計(jì)由模糊概念向清晰構(gòu)型轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵步驟。

在通常情況下，結(jié)構(gòu)元件作為系統(tǒng)的基本單元不需要布局骨架模型，骨架模型只需布局于系統(tǒng)和艙段級(jí)。因此，桁架結(jié)構(gòu)多級(jí)骨架模型創(chuàng)建主要包含系統(tǒng)級(jí)骨架模型創(chuàng)建和艙段級(jí)骨架模型創(chuàng)建2個(gè)方面。

1)系統(tǒng)級(jí)：創(chuàng)建結(jié)構(gòu)系統(tǒng)骨架模型，定義系統(tǒng)的縱、橫向骨架模型。在系統(tǒng)級(jí)，主要圍繞系統(tǒng)拓?fù)潢P(guān)系開(kāi)展骨架模型創(chuàng)建。為保證系統(tǒng)級(jí)骨架對(duì)系統(tǒng)模型具有足夠的控制能力，需在統(tǒng)一空間描述的基礎(chǔ)上，依據(jù)自頂向下的思路和結(jié)構(gòu)拓?fù)潢P(guān)系，對(duì)子級(jí)骨架包絡(luò)進(jìn)行分解和歸并，形成清晰明確的子級(jí)骨架連接關(guān)系和界面。

2)艙段級(jí)：繼承系統(tǒng)骨架模型，創(chuàng)建艙段級(jí)骨架模型。在艙段級(jí)，主要圍繞子級(jí)拓?fù)潢P(guān)系開(kāi)展骨架模型創(chuàng)建。基于全局設(shè)計(jì)階段形成的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)描述和對(duì)系統(tǒng)級(jí)骨架模型充分的繼承，利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)描述和基準(zhǔn)面、空間曲線等元素，創(chuàng)建艙段級(jí)結(jié)構(gòu)骨架模型。在艙段級(jí)骨架創(chuàng)建過(guò)程中，依據(jù)中心點(diǎn)基礎(chǔ)參照，運(yùn)用柔性參照相關(guān)的方法，通過(guò)參數(shù)化的接頭桿件偏離關(guān)系，標(biāo)定桿件裝配局部坐標(biāo)系，確保自上而下的骨架模型信息傳導(dǎo)的正確性和控制能力，為后續(xù)部件創(chuàng)建和裝配設(shè)計(jì)提供了統(tǒng)一參照。典型的桁架結(jié)構(gòu)多級(jí)骨架模型創(chuàng)建如圖2所示。

圖2 多級(jí)骨架模型創(chuàng)建

2.3 部件設(shè)計(jì)與裝配設(shè)計(jì)

通過(guò)創(chuàng)建多級(jí)結(jié)構(gòu)骨架模型，形成了具有足夠控制能力的多級(jí)骨架模型，使桁架構(gòu)型逐步清晰?；诖?，只需利用骨架模型的信息，即可完成部件自動(dòng)創(chuàng)建和裝配設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)桁架結(jié)構(gòu)的實(shí)體化充實(shí)。

2.3.1 桁架桿件和桁架接頭設(shè)計(jì)

由于艙段級(jí)骨架模型固化了桁架桿件的空間信息，因而需要充分利用艙段級(jí)骨架標(biāo)定的空間位置信息，通過(guò)預(yù)置桿件模板，設(shè)計(jì)并創(chuàng)建骨架模型中特定曲線處的結(jié)構(gòu)桿件。

在中心點(diǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)描述的基礎(chǔ)上，結(jié)合桿件與中心點(diǎn)之間的柔性參照關(guān)系以及骨架模型中定義的延伸方向，復(fù)制并向接頭設(shè)計(jì)空間映射桿件幾何截面信息，通過(guò)簡(jiǎn)單的實(shí)體特征操作，即可以全自適應(yīng)的方式快速設(shè)計(jì)和創(chuàng)建桁架接頭。

2.3.2 裝配設(shè)計(jì)

避免過(guò)于復(fù)雜冗長(zhǎng)的參照裝配關(guān)系，是實(shí)現(xiàn)桁架結(jié)構(gòu)快速迭代更新的重要保證。為確保桁架結(jié)構(gòu)元件參照裝配關(guān)系緊湊，充分利用自上而下的骨架對(duì)結(jié)構(gòu)元件的有效控制，借助于多級(jí)骨架模型和柔性參照關(guān)系，采用統(tǒng)一參照、坐標(biāo)系裝配的形式，使得元件在設(shè)計(jì)前已經(jīng)具有配合關(guān)系。創(chuàng)建及裝配都在裝配關(guān)系中進(jìn)行，元件之間擁有共同的基礎(chǔ)參照和一致的骨架模型，可有效地避免設(shè)計(jì)再生失敗。與此同時(shí)，由于骨架模型間接的表征結(jié)構(gòu)元件之間的裝配關(guān)系，因而在完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，可以通過(guò)可變參數(shù)的調(diào)整，非常方便地引起結(jié)構(gòu)元件的適應(yīng)性調(diào)整，極大地便利了結(jié)構(gòu)三維設(shè)計(jì)。

3 航天器桁架結(jié)構(gòu)快速設(shè)計(jì)應(yīng)用

為簡(jiǎn)化行文，本文以單一裝配層級(jí)的桁架結(jié)構(gòu)為例，闡述桁架快速設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用。

3.1 桁架結(jié)構(gòu)的全局設(shè)計(jì)

在桁架結(jié)構(gòu)全局設(shè)計(jì)階段，依次進(jìn)行設(shè)計(jì)約束導(dǎo)入、拓?fù)潢P(guān)系構(gòu)造、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)描述提取等步驟。

1)根據(jù)運(yùn)載包絡(luò)、布局需求等，抽象結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的外部約束，形成桁架結(jié)構(gòu)統(tǒng)一的基礎(chǔ)參照等；

2)在設(shè)計(jì)空間內(nèi)進(jìn)行結(jié)構(gòu)拓?fù)潢P(guān)系構(gòu)造，獲取系統(tǒng)裝配層級(jí)和桁架接頭桿件的空間分布；

3)基于統(tǒng)一的基礎(chǔ)參照，提取桁架接頭中心點(diǎn)并進(jìn)行一致性描述，使中心點(diǎn)獲得局部參照基準(zhǔn)。

結(jié)構(gòu)全局設(shè)計(jì)最終形成的是桁架空間構(gòu)造的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)描述，主要包括基礎(chǔ)參照、中心點(diǎn)空間位置和一致性描述局部參照基準(zhǔn)等，具體如圖3所示。

圖3 桁架結(jié)構(gòu)全局設(shè)計(jì)

3.2 桁架結(jié)構(gòu)多級(jí)骨架模型創(chuàng)建

根據(jù)全局設(shè)計(jì)獲得的桁架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)描述，利用曲線將中心點(diǎn)首尾連接形成空間曲線，代表桁架桿件空間位置。逐一連接各中心點(diǎn)，直至生成結(jié)構(gòu)骨架模型。結(jié)構(gòu)骨架模型包含基準(zhǔn)坐標(biāo)系、基礎(chǔ)參照、桁架基礎(chǔ)數(shù)據(jù)描述和空間曲線等。典型的結(jié)構(gòu)骨架模型如圖4所示。

圖4 艙段級(jí)骨架模型

為了確保自上而下的骨架模型信息傳導(dǎo)的正確性和控制能力，將中心點(diǎn)作為部件的柔性裝配參照，創(chuàng)建結(jié)構(gòu)桿件裝配局部坐標(biāo)系(如圖5所示)，設(shè)置該局部坐標(biāo)系與接頭中心點(diǎn)局部坐標(biāo)系之間的偏離關(guān)系。

圖5 桿件局部裝配坐標(biāo)系示意圖

3.3 接頭桿件自適應(yīng)創(chuàng)建與裝配設(shè)計(jì)

在前述結(jié)構(gòu)骨架模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)結(jié)構(gòu)桿件裝配局部坐標(biāo)系標(biāo)定的空間位置，選擇桿件模板并創(chuàng)建骨架曲線處的結(jié)構(gòu)桿件，復(fù)制并向接頭設(shè)計(jì)空間映射桿件截面幾何，形成接頭各通幾何截面，根據(jù)桿件裝配局部坐標(biāo)系與接頭中心點(diǎn)局部坐標(biāo)系之間的偏離關(guān)系，以全自適應(yīng)的方式創(chuàng)建生成桁架接頭。桿件、接頭創(chuàng)建如圖6所示。

圖6 桿件、接頭創(chuàng)建示意圖

借助于多層次骨架模型和柔性參照關(guān)系，采用缺省坐標(biāo)系對(duì)齊裝配等形式，使得部件之間擁有共同的參照基準(zhǔn)和骨架模型，可以有效地避免結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)再生失敗，能保證骨架模型對(duì)桁架結(jié)構(gòu)的有效控制。桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，僅調(diào)整骨架模型的可變參數(shù)，即可引起結(jié)構(gòu)桿件和接頭的適應(yīng)性調(diào)整。典型桁架結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建與裝配如圖7所示。

圖7 桁架結(jié)構(gòu)

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式與當(dāng)前航天器桁架結(jié)構(gòu)快速設(shè)計(jì)需求的差距，本文基于Top-Down模式和參照柔性相關(guān)思想，提出了航天器桁架結(jié)構(gòu)的快速設(shè)計(jì)方法。

實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證表明：基于Top-Down設(shè)計(jì)模式，采用多級(jí)骨架模型和參照柔性相關(guān)的桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，具有邏輯關(guān)系明確，簡(jiǎn)便實(shí)用等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)部件自動(dòng)創(chuàng)建和裝配，加快結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)外部約束的響應(yīng)，能確保設(shè)計(jì)狀態(tài)的自適應(yīng)更新有效可控，顯著提升航天器桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率，可推廣應(yīng)用于航天器桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

[1] 齊從謙, 崔瓊瑤. 基于參數(shù)化技術(shù)的CAD創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法研究[J]. 中國(guó)機(jī)械工程, 2003, 14(8): 681-683.

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楊金軍(1987-)，男，工程師，主要從事衛(wèi)星結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

Research on Rapid Design Method of Spacecraft Truss Structure

YANG Jin-jun，YAO Jun，PENG Hai-kuo，GU Zhi-yue，WANG Zhi-guo

(ShanghaiInstituteofSatelliteEngineering,Shanghai200240,China)

With the development of the space industry, the truss as the main bearing structure of the spacecraft is becoming more and more extensive and presents the development trend of becoming large and complex. While in the traditional mode, the structure design of the spacecraft truss can′t adapt to the application requirements of the “quick response constraint, the iterative update” and so on, which restricts the development of truss structure. To solve this problem in this paper a fast design method of spacecraft truss structure is presented based on Top-Down design pattern and the flexible correlation theory. The results show that the design method is simple and practical. It can realize the design of structure element automatically created and assembled, the fast external constraint response and adaptive update and thus it can ensure that the design state of the iteration is effective and controllable and improve greatly the design efficiency of the truss structure. This method can be applied to the design of space truss structure and improve greatly the design efficiency of the truss structure.

spacecraft; truss structure; Top-Down mode; flexible correlation; rapid design

2015-08-18

V423

A

1008-5300(2015)05-0025-04