题目：ESSOSⅡ功能扩展及在航天器结构优化中的应用

航天器结构设计是反复迭代和试验的复杂工程，而结构优化技术提供了一种有效技术手段。结构优化系统ESSOSII综合了Nastran高精度有限元计算和二级多点逼近优化算法的特点，特别适合于变量繁多结构复杂的航空航天器结构优化设计。本文主要发展了复杂梁截面尺寸优化计算方法，并将该功能集成到ESSOSII中，扩展了ESSOSII的使用范围；其次，使用ESSOSII对新型高轨平台进行了工程优化设计。本文分析了ESSOSII系统的结构和优化方法，提出了复杂梁截面尺寸优化的总体流程，使复杂梁截面尺寸能同普通设计变量优化进行同步优化；建立了基于Patran平台的适用于不同复杂梁截面的设计变量定义和连接方案，可将任意复杂梁截面的截面形状由设计变量计算得到；将 Nastran敏度分析与有限差分方法相结合，提出了复杂梁截面尺寸的半解析敏度计算方法。使用Patran二次开发语言PCL，本文将复杂梁截面尺寸优化方法集成到原有ESSOSII中。多个复杂梁截面尺寸优化算例结果表明，系统可行、结果正确。为了验证系统的可用性，使用ESSOSII对某高轨平台进行了结构优化设计。该平台结构复杂、设计变量多、需要进行结构方案选型。本文对平台进行了初步分析，确定了约束条件；基于整星参数优化进行了结构方案选优；对平台隔板、上支架进行了人机基于优化的拓扑调整工作；进行了整星参数优化；最终提出了四种优化设计方案，解决该平台的优化设计问题，减轻了结构重量。