解決方案
運用Altair Inspire進行拓撲優化設計
眾所周知，拓撲優化設計的基本思想是將尋求結構的最優拓撲問題，轉化為在給定的設計區域內尋求最優材料分布的問題，其目的是尋找承受單載荷或多載荷的物體最佳材料分配方案。市面上也有眾多成熟的商業軟件可供設計師們選擇，Altair Inspire因采用了Altair先進的OptiStruct優化求解器，同時界面友好易用，而備受設計工程師的青睞。本次衛星斜裝動量輪支架設計也選擇了采用Altair Inspire這一設計工具。
衛星斜裝動量輪支架的拓撲優化設計流程
利用Altair Inspire，設計工程師首先對衛星斜裝動量輪支架優化前三維模型進行了前處理，此環節主要考慮的要素有：動量輪本體有4個安裝螺釘；安裝法蘭在腰部，背后突出進入支架內部；支架下端通過7個螺釘與衛星連接；姿控要求安裝角度為45°。
衛星斜裝動量輪支架優化前三維模型
在確認完衛星斜裝動量輪支架的機械接口、安裝空間、安裝要求等要素后，進入了對拓撲優化基礎模型的處理環節，這部分需要確認動量輪支架的設計空間、非設計空間、施加載荷及約束。例如設計空間為支架本體，需要預留回轉部分開口，以及安裝螺釘的操作空間；非設計空間需要考慮為動量輪安裝法蘭提供安裝面及4個螺釘孔。同時，由于支架下端是通過7個螺釘為衛星連接，所以按照固定支架處理。載荷加載在動量輪上，約束為7個螺釘孔，材料是鋁。
衛星斜裝動量輪支架拓撲優化基礎模型
拓撲優化是衛星斜裝動量輪支架優化設計流程中的關鍵環節，主要目的在于確定優化目標，并進行運算。衛星斜裝動量輪支架的拓撲優化是一次輕量化的設計，因此選擇保證一定剛度下的最小質量模式為優化目標，優化的最小剛度為250HZ，加載載荷為7個連接點的固定支架，在設置完成最小厚度壁厚就可以進行運算分析了。
最后，根據輸出優化目標滿足設定要求的數據，并調整拓撲材料分布滑塊，選擇連續實體形式，確定衛星斜裝動量輪支架優化設計結果。至此，通過以上步驟，設計工程師們利用Altair Inspire得到了在綜合考量重量情況下的衛星斜裝動量輪支架的優化傳力路徑及連接狀態。
衛星斜裝動量輪支架拓撲優化
衛星斜裝動量輪支架拓撲優化輸出結果