(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210896721.X (22)申请日 2022.07.28 (71)申请人 燕山大学 地址 066004 河北省秦皇岛市河北 大街西 段438号 (72)发明人 李斌　权凌霄　耿浩壮　高静　 殷朝岗　 (74)专利代理 机构 北京孚睿湾知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11474 专利代理师 韩燕 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/12(2020.01) G06F 30/23(2020.01) (54)发明名称 空间站对接机构机械组件长寿命预测仿真 平台 (57)摘要 本发明涉及一种空间站对接机构机械组件 长寿命预测仿真平台， 其包括有限元仿真模型、 组合体动载荷仿真分析区域、 结果显示区域、 对 接锁力衰减仿真分析区域、 菜单栏区域和状态栏 区域， 有限元仿真模型包括组合体动载荷有限元 仿真模型、 对接锁力衰减有限元仿真模型， 组合 体动载荷仿真分析区域包括材料参数区域、 加载 力区域和加载力矩区域， 对接锁力衰减仿真分析 区域包括仿真参数计算区域和锁系张力预测区 域， 菜单栏区域包括组合体动载荷仿真分析菜单 和对接锁力衰减仿真分析菜单。 本发 明能够很方 便地修改有限元模型参数， 通过仿真云图及曲线 结果对对接锁的寿命进行预测， 避免频繁地周期 性检修与维护， 具有重要的实际意 义。 权利要求书2页 说明书8页 附图14页 CN 115310197 A 2022.11.08 CN 115310197 A 1.一种空间站对接机构机械组件长寿命预测仿真平台， 其特征在于， 其包括有限元仿 真模型、 组合体动载荷仿真分析区域、 结果显示区域、 对接锁力衰减仿真分析区域、 菜单栏 区域和状态栏区域， 所述有限元仿真模型包括组合体动载荷有限元仿真模型、 对接锁力衰 减有限元仿真模型； 所述组合体动载荷仿真分析区域包括材料参数区域、 加载力区域和加载力矩区域， 所 述材料参数区域用于显示包括对接框仿真模型的密度、 杨氏模量和泊松比在内的材料参 数； 所述加载力区域用于显示组合体动载荷仿 真施加的相互垂 直的空间三个方向的加载力 参数Fx、 Fy、 Fz； 所述加载力矩区域用于显示动载荷仿真施加的绕相互垂直的空间三个方向 的加载力矩参数Mx、 My、 Mz； 在所述材料参数区域、 加载力区域、 加载力矩区域中输入相应的 参数， 作为所述组合体动载荷仿真 分析的输入条件； 所述对接锁力 衰减仿真分析区域包括仿真参数计算 区域和锁系张力预测区域； 所述仿 真参数计算区域根据输入的服役时间， 计算出对接锁力衰减仿真分析所需的仿真参数， 并 通过对接锁力衰减仿真分析菜单下的更新仿真参数更新到对接锁力衰减仿 真模型中； 所述 锁系张力预测区域显示对接锁剩余锁紧力、 对接锁锁紧力衰减百分比以及是否满足服役要 求； 所述菜单栏区域包括组合体动载荷仿真 分析菜单和对接锁力衰减仿真 分析菜单。 2.根据权利要求1所述的空间站对接机构机械组件长寿命预测仿真平台， 其特征在于， 所述组合体动载荷仿真分析菜单包括读取恒定载荷参数、 读取正弦载荷参数、 更新恒定载 荷参数、 更新正弦载荷参数、 开始恒定载荷计算、 开始正弦载荷计算、 云图显示 ‑应力云图、 云图显示 ‑应变云图、 云图显示 ‑加速度云图、 应力曲线 ‑S16MAX、 应力曲线 ‑SANY、 应变曲线 ‑ E16MAX、 应变曲线 ‑EANY、 加速度曲线 ‑A8MAX、 加速度曲线 ‑AANY、 分析报告 ‑应力分析报告、 分析报告 ‑应变分析报告和分析报告 ‑加速度分析报告在内的第一子菜单； 所述对接锁力衰 减仿真分析菜单包括计算仿真参数、 更新仿真参数、 提交计算、 壳体应力云图、 锁钩应力 云 图、 对接锁张力云图和锁系张力预测在内的第二子菜单。 3.根据权利要求1所述的空间站对接机构机械组件长寿命预测仿真平台， 其特征在于， 所述第一子菜单中的所述读取恒定载荷参数和读取正弦载荷参数分别读取组合体动载荷 仿真分析区域中设置的材料参数、 加载力参数、 加载力矩参数， 并显示在组合体动载荷仿真 分析区域的文本框中； 所述更新恒定载荷参数和更新正弦载荷参数分别获取组合体动载荷 仿真分析区域中文本框的材料参数、 加载力参数、 加载力矩 参数， 并将参数更新到组合体动 载荷仿真模型中； 所述开始恒定载荷计算和开始 正弦载荷计算创建组合体动载荷仿 真分析 作业， 提交作业进行仿真计算， 得到仿真计算结果； 所述云图显示 ‑应力云图、 云图显示 ‑应 变云图和云图显示 ‑加速度云图将 应力云图、 应变云图、 加速度云图显示在所述结果显示区 域中， 并在所述结果显示区域实现云图的放大、 缩小、 旋转等视图操作； 所述应力曲线 ‑ S16MAX选择组合体16个应变片、 应力最大的位置， 进行应力曲线绘制并在独立的窗口中显 示； 所述应力曲线 ‑SANY根据输入的组合体上任意一点坐标， 绘制该点的应力曲线并在独立 的窗口中显示； 所述应变曲线 ‑E16MAX选择组合体16个应变片、 应变最大的位置， 进行应变 曲线绘制并在独立的窗口中显示； 所述应变曲线 ‑EANY根据输入的组合体上任意一点坐标， 绘制该点的应变曲线并在独立的窗口中显示； 所述加速度曲线 ‑A8MAX选择组合体8个应变 片、 加速度最大的位置， 进行加速度曲线绘制并在独立的窗口中显示； 所述加速度曲线 ‑权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115310197 A 2AANY根据输入的组合体上任意一点坐标， 绘制该点的加速度曲线并在独立的窗口中显示； 所述分析报告 ‑应力分析报告生成简略的应力 分析报告， 分析报告中包含动载荷仿真分析 的加载力、 加载力矩 参数， 16个应变片编号、 坐标位置， 应力最大位置及应力最大值； 所述分 析报告‑应变分析报告生成简略的应变分析报告， 分析报告中包含动载荷仿真分析 的加载 力、 加载力矩参数， 16个应变片编号、 坐标位置， 应变最大位置及应变最大值； 所述分析报 告‑加速度分析报告生成简略的加速度分析报告， 分析报告中包含动载荷仿真分析 的加载 力、 加载力矩参数， 8个加速度编号、 坐标位置， 加速度最大值 位置及加速度最大值； 所述第二子菜单中的所述计算仿真参数根据仿真参数计算 区域输入的服役时间， 计算 出对接锁力衰减仿真分析所需的仿真参数， 并显示在仿真参数计算区域相应的文本框中； 所述更新仿 真参数将仿 真参数计算结果更新到对接锁力衰减仿 真模型中； 所述壳体应力云 图、 锁钩应力 云图和对接锁张力 云图分别将壳体应力 云图、 锁钩应力 云图和对接锁张力 云 图显示在结果显示区域中， 在结果显示区域实现云图的放大、 缩小、 旋转等视图操作； 所述 锁系张力预测根据对接锁初始载荷和对接锁力衰减仿真分析结果， 计算并在锁系张力预测 区域显示对接锁剩余锁紧力、 对接锁 锁紧力衰减百分比、 是否满足服役要求。 4.根据权利要求1所述的空间站对接机构机械组件长寿命预测仿真平台， 其特征在于， 所述仿真参数包括 碟簧刚度、 TB2等效模量、 TC4R等效模量和7A04 等效模量。 5.根据权利要求4所述的空间站对接机构机械组件长寿命预测仿真平台， 其特征在于， 所述结果显示区域用于显示动载荷仿真分析、 对接锁力衰减仿真分析 的结果， 所述结果包 括组合体 应力应变云图、 加速度云图、 壳体 应力云图、 锁 钩应力云图和对接锁张力云图。 6.根据权利要求4所述的空间站对接机构机械组件长寿命预测仿真平台， 其特征在于， 所述状态栏区域 位于最下 方， 显示包括计算状态、 计算时间在内的提 示信息。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115310197 A 3