【摘要】：燃料貯箱是運(yùn)載火箭的重要組成部分,其尺寸和性能決定著火箭的運(yùn)載能力,共底貯箱因取消了貯箱間級(jí)間段減輕了結(jié)構(gòu)重量,提高了結(jié)構(gòu)效率,是未來(lái)貯箱的重要研究方向。本文針對(duì)共底貯箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)地研究,首先針對(duì)單層共底開(kāi)展了力學(xué)性能分析,確定了共底底型,然后基于精細(xì)模型分析了貯箱結(jié)構(gòu)的失效模式和螺栓連接方式,之后詳細(xì)討論了箱底缺陷對(duì)貯箱外壓承載能力的影響,最后構(gòu)建了單層共底貯箱優(yōu)化模型,提出了四種典型的箱底補(bǔ)強(qiáng)方法,并對(duì)雙層共底內(nèi)外殼展開(kāi)補(bǔ)強(qiáng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文具體研究?jī)?nèi)容如下:1.基于有限元分析研究了共底貯箱的整體與局部強(qiáng)度失效模式。針對(duì)不同底型的單層共底貯箱,本文首先對(duì)其在內(nèi)外壓工況下進(jìn)行了強(qiáng)度和穩(wěn)定性分析,以此選擇合適的貯箱共底底型,然后對(duì)比了罩盒內(nèi)充壓與不充壓時(shí)箱底的應(yīng)力分布,并以此結(jié)果為基礎(chǔ),基于精細(xì)模型對(duì)共底貯箱整體展開(kāi)有限元計(jì)算,結(jié)果表明上下箱競(jìng)爭(zhēng)下上箱內(nèi)壓對(duì)共底影響更大,共底失穩(wěn)是共底貯箱的主要失效模式。最后對(duì)三種雙層共底貯箱螺栓連接方式進(jìn)行了強(qiáng)度計(jì)算,結(jié)果顯示軸向螺栓連接方式具有徑向抗彎剛度大等優(yōu)勢(shì)。2.探究了典型幾何缺陷對(duì)外壓條件下貯箱共底承載性能的影響規(guī)律。本文在箱底分別引入了外壓模態(tài)缺陷、單點(diǎn)凹坑缺陷和橢圓度缺陷,深入研究了擾動(dòng)載荷方向和單點(diǎn)凹坑位置對(duì)箱底外壓承載能力的影響規(guī)律,分析了共底的缺陷敏感性,結(jié)果顯示外壓條件下貯箱共底結(jié)構(gòu)抵抗法向平面變形的能力較弱,抵抗面內(nèi)切向變形能力較強(qiáng),橢球共底向內(nèi)凹陷剛度小,向外凹陷剛度大。3.針對(duì)貯箱共底展開(kāi)了基于代理模型和多島遺傳算法的加筋優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文首先提出了四種提高薄壁橢球殼結(jié)構(gòu)外壓承載能力的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法,并比較了各方法最優(yōu)設(shè)計(jì)的承載力提升效率,結(jié)果表明箱底頂蓋加厚和縱向加筋方式效果最好,之后對(duì)雙層貯箱共底內(nèi)外殼進(jìn)行了考慮承載力約束的輕量化設(shè)計(jì),最終獲得了滿足設(shè)計(jì)需求的優(yōu)化結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V421.33

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2632437