[发明专利]高精度充气膜结构的设计方法

摘要

高精度充气膜结构的设计方法，它涉及充气膜结构(天线、飞艇和充气翼等)形态分析领域，具体涉及一种高精度充气膜结构的设计方法。该方法为了有效的降低充气膜结构由于充气大变形引起其外形与设计形之间过大的误差的问题。建立充气膜结构模型、划分网格、设置边界条件，施加充气压力并求解计算，处理节点数据并更新模型，新模型再次冲压求解，RMS是否满足精度要求，不满足返回计算，满足输出构形。本发明用于设计充气膜结构。

主权项

1.一种高精度充气膜结构的设计方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：步骤一、建立模型：利用实体模型在虚拟条件下建立充气结构模型，并给出设计形允许存在的误差大小ζ；步骤二、划分网格：首先定义材料属性，然后用shell 181三角形单元将充气结构进行离散；步骤三、边界条件并加载求解：设置边界条件，施加边界载荷后，对模型进行一次充压膨胀计算，实体模型的固定端、材料及施加的边界负载作为输入量；步骤三一、充气膜结构的充压膨胀非线性计算：假设将充气膜结构离散为有限单元模型后有m个节点，每步优化对比的对象N_i(X_i，Y_i，Z_i)为第个i(0＜i≤m)节点的目标位置坐标，节点i在X，Y，Z三个方向的位移分别为u_i、v_i、和w_i，充压膨胀的这些信息则是本方法的输入量；步骤三二、节点优化迭代：对模型数据做处理，为第j步优化时，第i个节点的节点坐标加载分析后，节点i的三个方向的位移分别为将变形后节点的位置和目标节点坐标相减，得到该点三个方向的偏差，定义为可以表示为：pxij=(xij+uij)-Xipyij=(yij+vij)-Yipzij=(zij+wij)-Zi---(1)]]>其中X_i，Y_i，Z_i是节点i的目标位置的坐标，根据与目标位置的偏差，对第j步的模型节点进行修正，得到第j+1步的模型节点其中有如下关系：xij+1=xij-pxijyii+1=yij-pyijzij+1=zij-pzij---(2)]]>公式(2)也就表示节点三维迭代关系；步骤三三、精度RMS计算：节点i在第j步变形后位置与目标节点位置的位移偏差可以表示为：Uij=(pxij)2+(pyij)2+(pzij)2---(3)]]>这样第j步模型的位移偏差的均方根值RMS可以表示为：RMS=Σi=1m(Uij)2m---(4)]]>步骤三四、循环加载迭代求解：对更新好的模型重新进行加载求解计算，然后再次重复公式(2)和公式(3)步的工作内容，直到某一步RMS≤ζ，才停止进行迭代计算。