本文選題：試車架　切入點：MATLAB程序　出處：《航天動力技術研究院》2015年碩士論文

【摘要】：固體火箭發(fā)動機試車架是其地面點火試驗的關鍵設備,對發(fā)動機推力、瞬態(tài)推力和負推力等測試精度有很大影響,原因在于試驗過程中,試車架要承受發(fā)動機及其所有附件的壓力、對發(fā)動機保持一定的姿態(tài)進行固定限位以確保發(fā)動機的軸線與測力組件對準,其結構性能對發(fā)動機工作的安全可靠性以及推力測量的精確性都有直接的影響。因此,試車架結構性能分析是發(fā)動機試驗研究的一項重要內(nèi)容。本文利用數(shù)值分析的方法,以某試車架為研究對象,建立了試車架主要零部件的有限元模型及其動態(tài)分析模型。通過模型簡化分別進行了靜力學分析,穩(wěn)定性分析和模態(tài)分析。主要內(nèi)容包括:首先建立了三種結構形式的板簧、過渡架、撓性件的有限元模型,編寫MATLAB-m有限元計算程序對單段到多段板簧彈阻力的計算實現(xiàn)統(tǒng)一處理、并設計算法計算出過渡架的軸力與位移的關系,結果均是含有幾何參數(shù)變量的解析表達式。有了解析表達式,在分析結構的目標函數(shù)隨某參數(shù)的變化趨勢、選取結構的最優(yōu)工作點以及結構優(yōu)化設計等,相比于應用軟件只能對建好的結構模型輸入具體的參數(shù)值輸出具體的數(shù)值結果精確度更高,即通過解析式的計算結果可以更精確地對結構進行優(yōu)化設計。撓性件由于其結構復雜,不宜采用編程計算,本文采用Solid Works Simulation對其進行有限元分析,得到撓性件軸向位移分布云圖。設計的算法、計算思路和結果為下一步進行結構優(yōu)化、失穩(wěn)分析、模態(tài)分析等作準備。結構的穩(wěn)定性問題是影響結構性能的另一個關鍵因素。試車架中板簧的結構特點和受力情況決定它是試車架中最容易失穩(wěn)的零件。本文根據(jù)實際的約束和受力情況建立了板簧的失穩(wěn)分析模型,編寫了MATLAB-m腳本文件計算失穩(wěn)力的通用程序,分別對單段、雙段以及三段板簧進行了失穩(wěn)力的計算。對于目前試車架中廣泛使用的雙段板簧,通過改變板簧的幾何參數(shù)(工作段長度、剛性段長度等)進行了數(shù)值分析,研究采用Matlab-polyfit函數(shù)擬合多項式的方法分析板簧尺寸改變對穩(wěn)定性的影響,研究結果顯示失穩(wěn)力隨板簧不同幾何參數(shù)具有不同的靈敏度、不同的變化趨勢,計算結果為后續(xù)板簧設計提供理論參考。試車架動態(tài)性能是產(chǎn)生測量誤差的關鍵影響因素之一。本文對試車架進行模型簡化,得到含撓性件、過渡架、板簧、發(fā)動機-動架組合體四部分組成的簡化試車架模型,對其進行固有頻率計算,驗證試車架固有頻率遠離推力振蕩頻率。最后分析了提高試車架固有頻率的方法,得到一定的規(guī)律,分析結果為后續(xù)試車架的設計提供理論參考。本文應用有限元的方法,將MATLAB強大的數(shù)值分析功能應用到固體火箭發(fā)動機地面試驗技術研究中,為未來試車架的結構設計與優(yōu)化提供了新的研究途徑。所設計的算法具有很大的通用性,計算只需更改初始參數(shù)即可準確快速地進行計算。本文的計算結果與思路可以在設計前進行預估和判斷,為設計出高質(zhì)量的試車架提供一定的理論基礎。
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【學位授予單位】：航天動力技術研究院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V435

【參考文獻】

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本文編號：1679656