解决方案

运用Altair Inspire进行拓扑优化设计

众所周知，拓扑优化设计的基本思想是将寻求结构的最优拓扑问题，转化为在给定的设计区域内寻求最优材料分布的问题，其目的是寻找承受单载荷或多载荷的物体最佳材料分配方案。市面上也有众多成熟的商业软件可供设计师们选择，Altair Inspire因采用了Altair先进的OptiStruct优化求解器，同时界面友好易用，而备受设计工程师的青睐。本次卫星斜装动量轮支架设计也选择了采用Altair Inspire这一设计工具。

卫星斜装动量轮支架的拓扑优化设计流程

利用Altair Inspire，设计工程师首先对卫星斜装动量轮支架优化前三维模型进行了前处理，此环节主要考虑的要素有：动量轮本体有4个安装螺钉；安装法兰在腰部，背后突出进入支架内部；支架下端通过7个螺钉与卫星连接；姿控要求安装角度为45°。

卫星斜装动量轮支架优化前三维模型

在确认完卫星斜装动量轮支架的机械接口、安装空间、安装要求等要素后，进入了对拓扑优化基础模型的处理环节，这部分需要确认动量轮支架的设计空间、非设计空间、施加载荷及约束。例如设计空间为支架本体，需要预留回转部分开口，以及安装螺钉的操作空间；非设计空间需要考虑为动量轮安装法兰提供安装面及4个螺钉孔。同时，由于支架下端是通过7个螺钉为卫星连接，所以按照固定支架处理。载荷加载在动量轮上，约束为7个螺钉孔，材料是铝。

卫星斜装动量轮支架拓扑优化基础模型

拓扑优化是卫星斜装动量轮支架优化设计流程中的关键环节，主要目的在于确定优化目标，并进行运算。卫星斜装动量轮支架的拓扑优化是一次轻量化的设计，因此选择保证一定刚度下的最小质量模式为优化目标，优化的最小刚度为250HZ，加载载荷为7个连接点的固定支架，在设置完成最小厚度壁厚就可以进行运算分析了。

最后，根据输出优化目标满足设定要求的数据，并调整拓扑材料分布滑块，选择连续实体形式，确定卫星斜装动量轮支架优化设计结果。至此，通过以上步骤，设计工程师们利用Altair Inspire得到了在综合考量重量情况下的卫星斜装动量轮支架的优化传力路径及连接状态。

卫星斜装动量轮支架拓扑优化

卫星斜装动量轮支架拓扑优化输出结果