基于映射法求解多項式混沌展開（PCE）系數(shù)過程中,不恰當?shù)腜CE階數(shù)與高斯節(jié)點數(shù)會引起過擬合與欠擬合現(xiàn)象,嚴重影響PCE代理模型的計算精度。為避免過擬合與欠擬合現(xiàn)象,提出了改進型PCE方法。確定自適應PCE階數(shù)P^*和自適應均勻網(wǎng)格（N^*）^d,并通過P^*和（N^*）^d計算各輸入變量的靈敏度指數(shù);基于所得靈敏度指數(shù)建立自適應非均勻網(wǎng)格,求解PCE系數(shù)。采用所提方法對固體火箭發(fā)動機藥柱低溫點火算例進行分析,研究材料參數(shù)隨機性對藥柱輸出響應的影響,獲得輸出響應的概率分布。研究結果表明,與傳統(tǒng)方法對比,所提方法能夠得到更加精確的不確定性量化分析結果,驗證了所提方法的準確性與高效性。 

【文章來源】：兵工學報. 2020,41(01)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

基于改進型PCE方法不確定性量化流程圖

某固體火箭發(fā)動機由殼體、絕緣層和六角星形藥柱構成，且藥柱材料為異佛爾酮二異氰酸酯/端羥基聚丁二烯(IPDI-HTPB)丁羥基推進劑。考慮到發(fā)動機幾何構型和載荷的對稱性，建立藥柱結構的1/12周期對稱性模型，如圖2所示。幾何參數(shù):藥柱長度L=1 600×10-3m、殼體厚度Rc=4×10-3m、絕緣層厚度Ri=2.7×10-3m、藥柱外半徑r=250×10-3m、藥柱內半徑ri=32.5×10-3m、肉厚D=130×10-3m、星角數(shù)S=6、星槽圓弧半徑Pg=5×10-3m、星邊夾角B=47°、星角系數(shù)ε=0.8、星跟圓弧半徑Pb=11×10-3m.以該固體發(fā)動機低溫點火為例:點火前，藥柱經4 d時間由零應力溫度(58℃)降至-40℃，藥柱承受-40℃溫度載荷單獨作用;藥柱在-40℃自身溫度條件下點火后，藥柱承受溫度載荷預應變與內壓載荷的聯(lián)合疊加作用。設點火后的0.15 s時刻，藥柱燃燒室內壓(點火藥與推進劑燃燒所引起)達到初始壓力峰值且壓力峰值為44 MPa(假設點火藥與推進劑燃燒充分)[10];點火后藥柱內表面溫度為2 500℃．

藥柱低溫點火過程中，受溫度載荷與內壓載荷雙重疊加作用。文獻[30]指出:在溫度載荷作用下，主要影響結構完整性的是藥柱的泊松比PRXY與線膨脹系數(shù)ALPX;在內壓載荷作用下，主要影響結構完整性的是藥柱泊松比及推進劑初始模量，但只有較小的推進劑初始模量對應變響應作用明顯。藥柱低溫點火過程中的初始模量不屬于較小初始模量范疇，故本文選擇推進劑線膨脹系數(shù)與泊松比作為研究的不確定性因素，其分布信息如表2所示。當參考溫度為293.27 K時，表示時間-溫度移位因子的WLF方程可以表示為

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]低溫狀態(tài)點火瞬間固體發(fā)動機藥柱結構響應分析[J]. 宋仕雄,史宏斌,劉中兵,沙寶林.  固體火箭技術. 2018(03)
[4]固體發(fā)動機低溫點火條件下藥柱結構完整性分析[J]. 劉中兵,周艷青,張兵.  固體火箭技術. 2015(03)
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[6]點火過程對小型固體火箭發(fā)動機內彈道影響[J]. 劉赟,王浩,陶如意,朱德龍.  含能材料. 2013(01)
[7]基于粘彈性隨機有限元的固體推進劑藥柱可靠性分析[J]. 張海聯(lián),周建平.  固體火箭技術. 2003(03)
[8]材料性能對固體發(fā)動機結構完整性的影響[J]. 蒙上陽,唐國金,雷勇軍.  國防科技大學學報. 2002(05)

博士論文
[1]固體火箭發(fā)動機粘彈性藥柱的動態(tài)可靠度分析[D]. 張書俊.國防科學技術大學 2006

碩士論文
[1]某型固體火箭發(fā)動機藥柱結構完整性研究[D]. 高鳳蓮.國防科學技術大學 2012



本文編號：3580783