發(fā)布時間：2021-03-30 09:32

　　隨著我國運載火箭設(shè)計水平的長足發(fā)展和載人登月、深空探測等國家重大安全需求,運載火箭結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的復(fù)雜程度顯著提高,相關(guān)艙段和零部件數(shù)量增多,導(dǎo)致面向多部段的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計難度劇增。運載火箭中均采用多部段結(jié)構(gòu),對其進行分析與優(yōu)化往往面臨有限元分析模型規(guī)模大,結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計變量多,優(yōu)化時間成本巨大等一系列挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)工程設(shè)計手段中,對航天筒殼結(jié)構(gòu)均勻加筋,即結(jié)構(gòu)敏感區(qū)域與非敏感區(qū)域采用相同設(shè)計,在非敏感區(qū)域難免造成材料浪費,不利于實現(xiàn)航天結(jié)構(gòu)減重設(shè)計。分區(qū)設(shè)計與不均勻加筋設(shè)計可以充分挖掘結(jié)構(gòu)承載潛力,是提高航天承載結(jié)構(gòu)精細化設(shè)計水平的重要手段。本文以火箭助推段為研究對象,基于ABAQUS軟件建立多部段的三維有限元殼體模型。引入廣義結(jié)構(gòu)剛度U^*的概念,通過循環(huán)固支結(jié)構(gòu)每個節(jié)點得到整體結(jié)構(gòu)的廣義結(jié)構(gòu)剛度云圖,提出三維結(jié)構(gòu)的主傳力路徑提取方法。將結(jié)構(gòu)按照單元從上到下分層,通過擬合每層的最小廣義結(jié)構(gòu)剛度值所在節(jié)點得到助推結(jié)構(gòu)的主傳力路徑。利用均勻性評價指標(biāo)比較實際傳力路徑與理想傳力路徑之間的差別,并結(jié)合結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析與拓撲優(yōu)化對結(jié)構(gòu)進行合理分區(qū)。在此基礎(chǔ)上,首先基于代理模型和最小化響應(yīng)... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 傳力路徑分析
        1.2.2 加筋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
2 傳力路徑分析方法與加筋結(jié)構(gòu)屈曲優(yōu)化方法
*）的結(jié)構(gòu)傳力路徑分析方法">    2.1 基于廣義結(jié)構(gòu)剛度（U^*）的結(jié)構(gòu)傳力路徑分析方法
    2.2 加筋結(jié)構(gòu)屈曲優(yōu)化方法介紹
        2.2.1 特征值屈曲
        2.2.2 代理模型方法
    2.3 本章小結(jié)
3 考慮傳力路徑的航天多部段結(jié)構(gòu)分區(qū)協(xié)同優(yōu)化
    3.1 助推結(jié)構(gòu)傳力路徑分析
        3.1.1 助推模型描述
        3.1.2 基于廣義結(jié)構(gòu)剛度的傳力路徑分析
    3.2 結(jié)合應(yīng)力分析與拓撲優(yōu)化的航天多部段結(jié)構(gòu)分區(qū)
        3.2.1 助推結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析
        3.2.2 助推結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化計算
        3.2.3 助推結(jié)構(gòu)分區(qū)
    3.3 斜錐段與直筒段聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計
        3.3.1 分區(qū)參數(shù)化建模模型描述
        3.3.2 未分區(qū)斜錐段與直筒段聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計
        3.3.3 分區(qū)斜錐段與直筒段聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計
    3.4 本章小結(jié)
4 航天多部段結(jié)構(gòu)非均勻加筋優(yōu)化設(shè)計
    4.1 斜錐段非均勻加筋優(yōu)化設(shè)計
        4.1.1 基于PCHIP插值的非均勻加筋方法
        4.1.2 分區(qū)結(jié)構(gòu)非均勻加筋優(yōu)化設(shè)計
        4.1.3 未分區(qū)斜錐段非均勻加筋優(yōu)化設(shè)計
    4.2 斜錐段加筋優(yōu)化結(jié)果對比
    4.3 基于傳力路徑的放樣曲面加筋設(shè)計
        4.3.1 放樣曲面段正置正交加筋設(shè)計
        4.3.2 基于傳力路徑的放樣曲面加筋角度設(shè)計
    4.4 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
攻讀碩士學(xué)位期間獲獎情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]重型運載火箭及其應(yīng)用探討[J]. 何巍,劉偉,龍樂豪.  導(dǎo)彈與航天運載技術(shù). 2011(01)
[3]網(wǎng)格整體加筋貯箱圓筒殼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[J]. 周思達,劉莉,朱華光.  南京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2010(03)
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[7]復(fù)合材料加筋結(jié)構(gòu)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計[J]. 李爍,徐元銘,張俊.  機械工程學(xué)報. 2006(11)
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[9]先進復(fù)合材料格柵圓柱殼優(yōu)化設(shè)計的混合遺傳算法[J]. 張志峰,陳浩然,李煊,蔣元興.  復(fù)合材料學(xué)報. 2005(02)
[10]薄壁加筋肋圓柱殼穩(wěn)定性分析的參數(shù)化研究[J]. 趙振,劉才山,陳濱,張永.  力學(xué)與實踐. 2004(02)

博士論文
[1]面向新一代運載火箭的網(wǎng)格加筋柱殼結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D]. 郝鵬.大連理工大學(xué) 2013
[2]結(jié)構(gòu)多性能優(yōu)化設(shè)計及其在航天結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[D]. 王斌.大連理工大學(xué) 2010

碩士論文
[1]異形燃料貯箱穩(wěn)定性分析及優(yōu)化設(shè)計[D]. 王正華.大連理工大學(xué) 2018
[2]多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化代理模型技術(shù)的研究和應(yīng)用[D]. 穆雪峰.南京航空航天大學(xué) 2004



本文編號：3109295