恭喜航天科工火箭技術有限公司劉力宇獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜航天科工火箭技術有限公司申請的專利可重復使用運載火箭著陸沖擊瞬態動力學有限元建模方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115292974B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-23發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202111623650.8,技術領域涉及:G06F30/23;該發明授權可重復使用運載火箭著陸沖擊瞬態動力學有限元建模方法是由劉力宇;劉訪;孫康;田鵬宇;黃陳哲;周前坤;宋心成;劉重洋;梁家偉;鄭洪偉;蘭薇薇;崔敏亮;馬道遠;楊躍;龔習;馬征;向志堅設計研發完成,并于2021-12-28向國家知識產權局提交的專利申請。
本可重復使用運載火箭著陸沖擊瞬態動力學有限元建模方法在說明書摘要公布了:本發明涉及可重復使用運載火箭著陸沖擊瞬態動力學有限元建模方法,包括如下步驟:運載火箭模型相關參數輸入;有限元建模;模型裝配連接;時間步長與質量縮放控制;計算結果評價以及計算結果評價后處理;利用最終修改好的有限元模型根據研制需要開展正式計算。利用此方法建立可重復使用運載火箭著陸沖擊的非線性有限元分析模型,通過對計算結果進行數值穩定性檢查和精度檢查,確保計算結果的可信度。對比分析認為,本方法成熟可靠,能為可重復使用運載火箭垂直返回式著陸回收的方案設計改進和動力學環境預示供先驗指導,具備較高的工程應用價值。
本發明授權可重復使用運載火箭著陸沖擊瞬態動力學有限元建模方法在權利要求書中公布了:1.可重復使用運載火箭著陸沖擊瞬態動力學有限元建模方法,所述運載火箭包括依次連接的箭體、尾段和設有緩沖器的著陸支腿,其特征在于包括如下步驟運載火箭模型相關參數輸入;有限元建模,內容包括:結構網格劃分,結構模擬,可重復使用運載火箭的箭體結構采用三維和一維的方式進行有限元建模,根據全箭幾何數據及質量質心參數建立全箭網格模型,其中火箭尾部包含尾段及著陸支腿采用三維殼單元及實體單元進行模擬,尾部以上的箭體采用一維梁單元進行模擬;緩沖器模擬,緩沖器的幾何外形根據實際結構進行三維殼單元建模,其材料物理參數根據實際制造材料進行賦值,緩沖器結構等效為理論分析模型,所述理論分析模型具體為三維殼單元模型、柱鉸、彈簧單元和阻尼單元,所述三維殼單元模型用于模擬結構外形及未變形時的結構剛度,所述柱鉸用于模擬相對運動關系,所述彈簧單元用于模擬力學性能,所述阻尼單元用于模擬力學性能;撞擊地面模擬,根據分析需要或設定為剛性地面或設定為混凝土地面;模型裝配連接,連接模擬,根據運載火箭自身結構特征及實際連接形式進行運載火箭各結構間之間的連接、裝配,箭體內部的連接包括螺栓連接、鉸接兩大類,用剛性單元模擬各結構件之間的螺栓連接,用鉸鏈模擬各結構件之間的相對運動關系;模型接觸設置,接觸模擬,采用對稱罰函數接觸算法,不要定義重復的或有重疊的接觸,模型中沒有初始穿透和干涉;沙漏控制參數設置,沙漏控制采用的方法是:使用均勻的網格劃分,以及對指定的結構單獨施加沙漏控制、對局部增加模型剛度相結合;時間步長與質量縮放控制:采用顯式積分即中心差分法確定時間步長,求解具體問題時,時間步長必須小于由該問題求解方程性質所決定的臨界時間步長Δtmin,也即Courant條件,要求模型整體的質量增加百分比應控制在5%以內;計算結果評價:完成運載火箭整體著陸沖擊有限元模型的搭建后,對整體仿真計算結果進行初步評價,具體步驟為完成數值穩定性檢查,判斷計算結果的數值穩定性是否滿足要求;計算結果精度檢查,判斷計算結果的數值精度是否滿足要求;計算結果評價后處理,如果數值穩定性和數值精度均滿足要求,則判定計算結果可信,用所述有限元模型根據研制需要開展正式計算;如果數值穩定性和數值精度其中一項不滿足要求,則判定計算結果不可信,然后按照建模流程依次對網格質量、接觸參數、連接設置、沙漏控制參數、時間步長及質量縮放控制參數逐一進行排查,直至最終定位問題;修改模型相關參數后重新提交計算,重復完成數值穩定性檢查和計算結果精度檢查的流程,直至最終計算結果的數值穩定性和精度均滿足要求,則判定計算結果可信,利用最終修改好的有限元模型根據研制需要開展正式計算。
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