科研之友
微信
新浪微博
Facebook
分享链接
摘要
为提高大型空间结构建造效率、降低发射成本，基于月壤填充加固理念提出一种树叶仿生式折展舱结构及相应的拓扑优化设计方法，实现可折展太空舱的加筋构型优化.参考树叶的叶脉分布原理进行仿生流线型加筋构型设计，利用月壤对折展舱板壳内部进行填充，实现加筋强化.基于Mohr-Coulomb本构模型拟合月壤材料的力学参数，以结构刚度、稳定性及质量为优化变量，构建折展舱面板结构的多目标优化模型并进行求解.分析结果表明：在月球重力作用下，舱体折展比约为5.7，结构应变能、自然频率与总质量之间通过多目标优化实现综合性能最优构型设计.对于应变能与自然频率的加权总目标，当权重0≤w≤0.08时，40%月壤体积分数结构最优，当0.08<w≤1.00时，30%月壤体积分数结构最优.除保证舱体折展比外，该设计在月壤资源利用、刚度、稳定性等方面也具有综合优势.研究结果验证了月壤填充式折展舱拓扑优化设计的可行性，为后续地外行星基地的建设提供了一种新的设计思路与建造方法.
-
单位航空宇航学院; 中国科学院空间应用工程与技术中心; 中国科学院大学
