本文關(guān)鍵詞：大型整流罩分離仿真研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：大型整流罩分離系統(tǒng)是火箭飛行中一個(gè)關(guān)鍵的子系統(tǒng),決定著火箭能否順利的將有效載荷送入預(yù)定軌道。隨著中國航天技術(shù)的進(jìn)步,新一代運(yùn)載火箭正朝著大直徑、大推力的方向發(fā)展,火箭整流罩的結(jié)構(gòu)尺寸也在發(fā)生著跨越式的增長(zhǎng)。由于整流罩結(jié)構(gòu)整體尺寸增加和采用旋轉(zhuǎn)分離形式,使得整流罩剛度減小,分離過程將引起較為劇烈的彈性變形,減小罩內(nèi)有效包絡(luò),增加整流罩與有效載荷及箭體碰撞的危險(xiǎn)性。此外,整流罩規(guī)模的增大將引起地面試驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生較大的氣動(dòng)阻力,阻礙整流罩分離,甚至可能使之無法分離。因此,采取數(shù)值方法對(duì)整流罩分離和地面試驗(yàn)進(jìn)行仿真預(yù)示就變得十分重要了。為了研究整流罩在不同分離能源輸入下的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)問題,本文建立了精細(xì)有限元模型,并基于剛體模型仿真說明仿真流程的可行性,在此基礎(chǔ)上開展了彈性整流罩的仿真工作,闡述了考慮彈性振動(dòng)下的分離和變形特性。為了準(zhǔn)確模擬地面試驗(yàn)過程,本文利用流固耦合方法開展考慮氣動(dòng)的分離仿真工作,獲得了分離過程中的流場(chǎng)變化規(guī)律,預(yù)示了地面試驗(yàn)的分離特性。考慮到初始瞬態(tài)沖擊的復(fù)雜性,本文最后對(duì)整流罩沖擊響應(yīng)問題展開討論,揭示了整流罩瞬態(tài)沖擊下的變形模式。本文主要研究?jī)?nèi)容為：1)建立精細(xì)有限元模型,利用剛體動(dòng)力學(xué)和能量原理推導(dǎo)理論分離特性；通過精細(xì)剛體的仿真工作,獲得剛體分離特性并說明相關(guān)有限元模型參數(shù)設(shè)置的正確性和利用ABAQUS商業(yè)軟件進(jìn)行大型整流罩分離仿真的可行性。2)通過整流罩模態(tài)分析,預(yù)示出分離中可能存在的危險(xiǎn)振動(dòng)模式；仿真獲得了彈性整流罩不同分離能源輸入下的分離特性、呼吸變形、能量等參數(shù)；分析了不同彈簧建模方式對(duì)剛體和彈性體仿真的影響。結(jié)果表明在真空環(huán)境中,整流罩能夠成功分離,且與罩內(nèi)有效載荷無干涉接觸；能源輸入越多,越有利于分離；彈簧建模方式對(duì)剛體仿真影響不大,但對(duì)彈性體仿真有較大影響,彈簧項(xiàng)桿能夠抑制呼吸變形和軸向變形。3)基于CEL方法開展了地面分離預(yù)示工作,闡述了流場(chǎng)變化規(guī)律。分析結(jié)果表明地面試驗(yàn)中,氣動(dòng)阻力對(duì)分離過程影響很大；冷氣系統(tǒng)對(duì)分離試驗(yàn)貢獻(xiàn)不大,反而帶來系統(tǒng)可靠性問題；初始罩內(nèi)形成負(fù)壓,引起較大氣動(dòng)阻力,分離中,氣體不斷沖入罩內(nèi),氣動(dòng)阻力逐漸減小。4)通過對(duì)整流罩初始瞬態(tài)沖擊響應(yīng)分析,指出瞬態(tài)沖擊環(huán)境給整流罩帶來兩倍的動(dòng)力放大；瞬態(tài)沖擊激發(fā)出整流罩帶邊界約束模態(tài)下的第三階振型。
【關(guān)鍵詞】：整流罩 分離仿真 CEL方法 沖擊響應(yīng)
【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】：2015
【分類號(hào)】：V411.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-19
• 1.1 課題背景與意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究概述12-17
• 1.2.1 整流罩分離技術(shù)研究概述12-14
• 1.2.2 整流罩地面試驗(yàn)及仿真研究概述14-17
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容17-19
• 2 有限元建模和剛性整流罩分離仿真19-31
• 2.1 引言19
• 2.2 大型火箭整流罩有限元建模19-23
• 2.2.1 基本結(jié)構(gòu)組成和分離方案19-20
• 2.2.2 有限元模型20-21
• 2.2.3 單元選擇和材料屬性21-22
• 2.2.4 有限元模型邊界條件和載荷工況22-23
• 2.3 剛體分離仿真的理論求解方法23-27
• 2.3.1 基于剛體動(dòng)力學(xué)求解分離時(shí)程23-25
• 2.3.2 基于能量原理求解分離特性25-27
• 2.4 剛體分離仿真的數(shù)值計(jì)算方法27-28
• 2.5 理論求解和數(shù)值計(jì)算結(jié)果分析28-30
• 2.6 小結(jié)30-31
• 3 彈性整流罩動(dòng)力學(xué)分析及分離仿真計(jì)算31-53
• 3.1 引言31
• 3.2 彈性動(dòng)力學(xué)基本求解方法31-34
• 3.2.1 動(dòng)力學(xué)基本方程31
• 3.2.2 系統(tǒng)固有頻率和固有振型的求解31-33
• 3.2.3 非線性顯式動(dòng)力學(xué)求解33-34
• 3.3 整流罩半罩結(jié)構(gòu)模態(tài)分析34-36
• 3.4 彈性整流罩分離仿真結(jié)果36-47
• 3.4.1 分離仿真計(jì)算假設(shè)36-37
• 3.4.2 分離特性37-39
• 3.4.3 彈簧性態(tài)分析39-40
• 3.4.4 呼吸運(yùn)動(dòng)40-44
• 3.4.5 能量分析44-46
• 3.4.6 剛體、彈性體仿真結(jié)果對(duì)比46-47
• 3.5 彈簧分離系統(tǒng)建模方式對(duì)比47-52
• 3.5.1 彈簧建模方式對(duì)剛體仿真的影響48-49
• 3.5.2 彈簧建模方式對(duì)彈性體仿真的影響49-52
• 3.6 本章小結(jié)52-53
• 4 基于CEL方法的整流罩地面分離試驗(yàn)預(yù)示53-64
• 4.1 引言53
• 4.2 CEL方法簡(jiǎn)介53-57
• 4.2.1 歐拉公式53-54
• 4.2.2 算子分離54-55
• 4.2.3 離散方式55-56
• 4.2.4 CEL相關(guān)設(shè)置參數(shù)和接觸算法56-57
• 4.3 模型簡(jiǎn)化和驗(yàn)證57-59
• 4.3.1 整流罩模型簡(jiǎn)化57
• 4.3.2 流場(chǎng)建模57-58
• 4.3.3 簡(jiǎn)化剛體模型驗(yàn)證58-59
• 4.4 仿真結(jié)果與分析59-62
• 4.4.1 地面試驗(yàn)仿真分離特性和能量占比59-60
• 4.4.2 流場(chǎng)分布規(guī)律60-62
• 4.5 建模和計(jì)算方法比較62-63
• 4.6 小結(jié)63-64
• 5 鉸鏈和整流罩軸向沖擊響應(yīng)分析64-72
• 5.1 引言64
• 5.2 鉸鏈銷軸動(dòng)力沖擊分析64-67
• 5.2.1 分析模型和材料屬性64-65
• 5.2.2 仿真結(jié)果65-67
• 5.3 整流罩軸向沖擊響應(yīng)分析67-71
• 5.3.1 帶有約束邊界的模態(tài)分析67-68
• 5.3.2 初始階段沖擊響應(yīng)分析68-71
• 5.4 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論72-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況76-77
• 致謝77-78

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 李耀民;衛(wèi)星整流罩設(shè)計(jì)與“三化”[J];導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù);1999年02期

2 李東;程堂明;;中國新一代運(yùn)載火箭發(fā)展展望[J];中國工程科學(xué);2006年11期

3 李哲;范學(xué)領(lǐng);孫秦;萬小朋;;大型整流罩分離動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)化建模及仿真分析[J];固體火箭技術(shù);2012年05期

4 李剛;李彬;郝鵬;王博;唐霄漢;何巍;欒宇;柳海龍;;彈簧組件對(duì)大型彈性整流罩分離動(dòng)力學(xué)的影響[J];固體火箭技術(shù);2015年03期

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本文編號(hào)：334961