運(yùn)載火箭在飛行過程中面臨的激勵(lì)環(huán)境復(fù)雜多變,該激勵(lì)具有隨機(jī)寬頻特性,激勵(lì)的頻率范圍涵蓋了低、中、高頻,會(huì)導(dǎo)致箭體結(jié)構(gòu)及內(nèi)部的設(shè)備發(fā)生故障。因此對(duì)火箭振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行有效預(yù)示對(duì)保證飛行任務(wù)的成功完成具有十分重要的意義。目前振動(dòng)響應(yīng)預(yù)示的方法眾多,但是各種方法游離分散,缺乏有效的系統(tǒng)集成。本文針對(duì)這一難題應(yīng)用PyQt5開發(fā)出了一套基于仿真和工程方法的力學(xué)環(huán)境預(yù)測(cè)分析系統(tǒng),將工程預(yù)示方法中相似結(jié)構(gòu)外推法及適用于低頻振動(dòng)的有限單元法(FEM)、適用于中頻振動(dòng)的有限元-統(tǒng)計(jì)能量分析(FE-SEA)混合法、適用于高頻振動(dòng)的統(tǒng)計(jì)能量分析(SEA)方法等理論預(yù)示方法集成起來,從整體上提高運(yùn)載火箭振動(dòng)響應(yīng)預(yù)示能力。從以往地面試驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)為主的工程預(yù)示模式,轉(zhuǎn)變?yōu)槔碚摲抡骖A(yù)示與工程預(yù)示并行展開、有機(jī)結(jié)合的預(yù)示模式;從以往分散的預(yù)示模式,轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)集成模式。具體的工作內(nèi)容為:1.總結(jié)了目前常用的振動(dòng)響應(yīng)預(yù)示方法及其應(yīng)用流程。包括以外推法為代表的工程預(yù)示方法;適用于低頻振動(dòng)的FEM、邊界元方法(BEM)、有限元-邊界元(FEA-BEA)混合方法及虛擬激勵(lì)法(PEM);適用于中頻振動(dòng)的FE-SEA混合法及能量分布分析(EDA);適用于高頻振動(dòng)的SEA方法,并通過算例進(jìn)行了驗(yàn)證;2.通過Qt Designer設(shè)計(jì)出軟件平臺(tái)的交互式操作界面;3.采用Python語言使軟件平臺(tái)的界面具備可操作性,使用戶在軟件平臺(tái)中操作就可進(jìn)行振動(dòng)響應(yīng)分析。開發(fā)的主要流程分四個(gè)方面:1)低頻分析時(shí)借助二次開發(fā)將有限元軟件MSC PATRAN/NASTRAN與軟件平臺(tái)的操作界面聯(lián)系起來。用戶使用軟件平臺(tái)進(jìn)行響應(yīng)預(yù)測(cè)時(shí),只需在操作界面中設(shè)置好參數(shù)及邊界條件,系統(tǒng)能夠自動(dòng)調(diào)用MSC PATRAN/NASTRAN進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)分析,實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模及流程化仿真分析。2)中頻分析時(shí)建立軟件平臺(tái)和VA One之間的對(duì)接,在軟件平臺(tái)中即可進(jìn)入VA One軟件中建立火箭模型,并應(yīng)用FE-SEA模塊進(jìn)行中頻仿真分析。3)高頻分析時(shí)將火箭模型分成若干個(gè)部段,針對(duì)每個(gè)部段及整箭模型通過MATLAB編寫SEA程序,在軟件平臺(tái)中直接調(diào)用該程序進(jìn)行計(jì)算,成功將SEA方法集成到軟件平臺(tái)中。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V475.1
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究及發(fā)展?fàn)顩r
        1.2.1 理論預(yù)示方法研究現(xiàn)狀
        1.2.2 工程預(yù)示方法研究現(xiàn)狀
    1.3 力學(xué)環(huán)境預(yù)示系統(tǒng)開發(fā)流程
    1.4 論文研究內(nèi)容及章節(jié)安排
2 低頻振動(dòng)問題的響應(yīng)預(yù)示方法
    2.1 有限元方法理論介紹
    2.2 邊界元方法理論介紹
    2.3 有限元-邊界元混合法
    2.4 虛擬激勵(lì)法理論介紹
    2.5 本章小結(jié)
3 高頻振動(dòng)問題的統(tǒng)計(jì)能量分析方法
    3.1 統(tǒng)計(jì)能量分析方法的應(yīng)用流程
    3.2 統(tǒng)計(jì)模型的建立
    3.3 模態(tài)數(shù)目的計(jì)算
    3.4 阻尼損耗因子的計(jì)算
    3.5 耦合損耗因子的計(jì)算
    3.6 輸入功率的計(jì)算
        3.6.1 點(diǎn)激勵(lì)源對(duì)子系統(tǒng)的輸入功率
        3.6.2 分布激勵(lì)源對(duì)子系統(tǒng)的輸入功率
    3.7 數(shù)值算例
    3.8 本章小結(jié)
4 中頻振動(dòng)問題的響應(yīng)預(yù)示方法
    4.1 FE-SEA混合方法
        4.1.1 FE-SEA混合方法的基本理論
        4.1.2 數(shù)值算例
    4.2 EDA方法
        4.2.1 EDA方法的基本理論
        4.2.2 數(shù)值算例
    4.3 本章小結(jié)
5 力學(xué)環(huán)境預(yù)測(cè)系統(tǒng)開發(fā)
    5.1 PyQt軟件簡介
    5.2 軟件平臺(tái)簡介
        5.2.1 軟件平臺(tái)主界面
        5.2.2 軟件平臺(tái)的構(gòu)成
    5.3 開發(fā)思路
        5.3.1 工程方法預(yù)示模塊
        5.3.2 理論仿真預(yù)示模塊
    5.4 操作流程
        5.4.1 工程預(yù)示模塊
        5.4.2 低頻振動(dòng)問題響應(yīng)預(yù)示模塊
        5.4.3 中頻振動(dòng)問題響應(yīng)預(yù)示模塊
        5.4.4 高頻振動(dòng)問題響應(yīng)預(yù)示模塊
    5.5 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

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本文編號(hào)：2835586