(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111479730.0 (22)申请日 2021.12.07 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113886998 A (43)申请公布日 2022.01.04 (73)专利权人 中国科学院工程热物理研究所 地址 100190 北京市海淀区北四环西路1 1 号 (72)发明人 郑会龙　陈晓奎　杨肖芳　张谭　 康振亚　 (74)专利代理 机构 北京清大紫荆知识产权代理 有限公司 1 1718 代理人 张卓 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01)G06F 30/20(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 113/10(2020.01) 审查员 张书旋 (54)发明名称 一种多层球结构的设计方法 (57)摘要 本申请提供了一种多层球结构的设计方法， 属于数据记录器技术领域， 具体包括获取所需制 造的多层球结构的具体结构参数； 获取所述多层 球结构中相邻壳层的间隙内填充物的填充数量 和填充密度； 利用建模软件基于所述结构参数、 填充数量和填充密度对所述多层球结构进行参 数化建模； 利用仿真软件对所述多层球结构的整 体结构强度和刚度进行仿真校核； 根据仿真结 果， 对所述多层球结构进行优化； 根据优化结果 制作所述多层球结构。 通过本申请的处理方案， 可有效提高球结构的抗爆炸和抗冲击性能。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 113886998 B 2022.03.08 CN 113886998 B 1.一种多层球结构的设计方法， 其特 征在于， 应用于黑匣子， 包括如下步骤： 获取所需制造的多层球结构的具体结构参数， 包括根据保护对象尺寸计算多层球结构 最内壳层形成的安全空间大小， 根据安装区域限制条件计算所述多层球结构的最外壳层的 大小， 根据载荷和安全系 数要求计算所述多层球结构的层数、 壳层壁厚和相邻壳层的间隙 大小； 获取所述多层球结构中相邻壳层的间隙内填充物的填充数量和填充密度； 利用建模软件基于所述结构参数、 填充数量和填充密度对所述多层球结构进行参数化 建模； 利用仿真软件 对所述多层球结构的整体结构强度和刚度进行仿真校核； 根据仿真结果， 对所述多层球结构进行优化； 根据所优化结果制作所述多层球结构。 2.根据权利要求1所述的多层球结构的设计方法， 其特征在于， 在获取相邻壳层的间 隙 内填充物的填充数量和填充密度时， 依据每个壳层比表面积、 相邻壳层 间隙内填充物均匀 填充要求以及3D打印技 术的要求进行。 3.根据权利要求1所述的多层球结构的设计方法， 其特征在于， 利用建模软件进行参数 化建模时， 采用空间曲线阵列方法对相邻壳层间隙内均匀填充的填充物进行设计。 4.根据权利要求1所述的多层球结构的设计方法， 其特征在于， 在多层球结构进行优化 过程中， 采用目标驱动优化技术对所述多层球结构的质量和性能进行优化， 所述 目标驱动 优化技术的优化参数为所述多层球结构的层数、 壳层壁 厚、 相邻壳层的间隙大小、 填充物的 填充数量和填充物的填充密度的一种或多种的组合。 5.根据权利要求1所述的多层球结构的设计方法， 其特征在于， 所述制作所述多层球结 构具体为： 将优化结果数据导入到3D打印成型设备中， 利用3D打印技术制作所述多层球结 构。 6.根据权利要求1所述的多层球结构的设计方法， 其特征在于， 所述填充物的填充密度 是由外层间隙到内层间隙逐步增大或者各个间隙内填充物的填充密度相同。 7.根据权利要求1 ‑6任一项所述的多层球结构的设计方法， 其特征在于， 所述填充物为 蜂巢结构、 开 孔泡沫、 闭孔 泡沫或点阵结构的胞 元结构填充物。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 113886998 B 2一种多层球结构的设计方 法 技术领域 [0001]本申请涉及数据记录器技 术领域， 尤其涉及一种多层球结构的设计方法。 背景技术 [0002]数据记录器俗称 “黑匣子”， 在世界各国相关条例的强制要求下， 飞机都必须安装 数据记录器， 主 要的目的是用于事故原因的分析。 [0003]现用的主流黑匣子体积约 300×200×150mm3， 重量约20k g， 可见其又大又重。 外壳 通常采用0.64cm厚的不锈钢或钛合金制成， 2.54  cm厚的高温绝缘体安放在外壳中。 最里面 的记录单元CSMU （坠毁生存记忆单元） 使用三层材料， 将存储数字信息的内存片 隔离， 并保 存起来， 即使是这样的层 层保护， 仍然在有些空难中黑匣子 遭到损坏。 [0004]因此， 需要研发一种体积更小、 质量更轻、 保护能力更强的新型黑匣子， 用于满足 轻量化的发展需求。 发明内容 [0005]有鉴于此， 本申请实施例提供一种多层球结构的设计方法， 至少部分解决现有技 术中存在的黑匣子的重量较重、 在有些空难中仍会遭 到损坏的问题。 [0006]本申请实施例提供一种多层球结构的设计方法， 包括如下步骤： [0007]获取所需制造的多层球结构的具体结构参数； [0008]获取所述多层球结构中相邻壳层的间隙内填充物的填充数量和填充密度； [0009]利用建模软件基于所述结构参数、 填充数量和填充密度对所述多层球结构进行参 数化建模； [0010]利用仿真软件 对所述多层球结构的整体结构强度和刚度进行仿真校核； [0011]根据仿真结果， 对所述多层球结构进行优化； [0012]根据所优化结果制作所述多层球结构。 [0013]根据本申请实施例的一种具体实现方式， 所述获取所需制造的多层球结构的具体 结构参数包括： 根据保护对象尺寸计算多层球结构最内 壳层形成的安全空间大小。 [0014]根据本申请实施例的一种具体实现方式， 所述获取所需制造的多层球结构的具体 结构参数还 包括： 根据安装区域限制条件计算所述多层球结构的最外壳层的大小。 [0015]根据本申请实施例的一种具体实现方式， 所述获取所需制造的多层球结构的具体 结构参数还包括： 根据载荷和安全系 数要求计算所述多层球结构的层数、 壳层壁厚和相邻 壳层的间隙大小。 [0016]根据本申请实施例的一种具体实现方式， 在获取相邻壳层的间隙内填充物的填充 数量和填充密度时， 依据每个壳层比表面积、 相邻壳层 间隙内填充物均匀填充要求以及3D 打印技术的要求进行。 [0017]根据本申请实施例的一种具体实现方式， 利用建模软件进行参数化建模时， 采用 空间曲线阵列方法对相邻壳层间隙内均匀填充的填充物进行设计。说　明　书 1/5 页 3 CN 113886998 B 3