固体火箭发动机药柱概率贮存寿命预估

基于粘弹性随机有限元法和固体推进剂高温加速老化试验,提出了固体火箭发动机（SRM）药柱概率贮存寿命预估模型。对老化试验数据进行统计分析得到了固体推进剂性能参数数字特征随贮存时间的变化规律,采用三维粘弹性响应面随机有限元法（SFEM）计算了药柱结构响应的均值和标准差,分析了某SRM药柱在不同贮存期的结构可靠度,并对其进行了概率贮存寿命预估。所提方法可为固体发动机研制和使用部门提供参考。     

基于MC-RSM的固体发动机药柱可靠性分析

随着人们对随机变量认识的深入和计算能力的提高,已形成了用于处理随机变量的结构可靠度设计与分析的方法与标准。针对固体火箭发动机药柱材料性能、载荷环境、几何尺寸等参数不确定性的影响,提出一种结合蒙特卡罗与响应面法计算随机载荷下固体发动机药柱可靠性的方法。通过建立固体发动机推进剂药柱的极限状态方程,采用响应平面法和蒙特卡洛模拟随机载荷和固体推进剂药柱初始强度来获取推进剂药柱的可靠度。该方法能有效地计算贮存、飞行等环境条件下固体推进剂药柱的结构可靠性。     

固体推进剂药柱结构可靠度分析的响应面法

发展了一种固体火箭发动机药柱结构可靠度分析的响应面法。首先基于不可压或近似不可压粘弹性有限元方法和中心复合设计技术获取多组输入、输出随机变量,然后用最小二乘法估计输出随机变量二次多项式的各项系数,进而给出显式的极限状态方程,最后采用结构可靠度分析中的R-F法分析了三维药柱结构的可靠度。数值算例表明该方法不修改确定性有限元分析程序,效率较高且精度能够满足工程需要,所以特别适用于实际药柱结构的可靠度分析。     

HTPB推进剂药柱在变温环境下的累积损伤分析

为研究变温环境对固体火箭发动机的影响,基于热粘弹性模型和累积损伤模型,对某HTPB推进剂药柱在变温环境下的应力响应和累积损伤进行了分析计算。结果表明,药柱损伤随着环境严酷度的增大而增大,温度冲击环境比温度循环对药柱产生的损伤要大。在温度冲击环境下,温度范围、推进剂材料参数对药柱的损伤有较大的影响,平衡模量和膨胀系数的影响有相同的趋势。研究结果可为固体火箭发动机的贮存和使用寿命预估提供技术支持。     

轴向过载下固体推进剂装药内外径比和长径比对结构完整性影响的规律研究

在固体火箭发动机装药设计中,一般将药柱的内外径比定义为m数(m=R/r),为研究装要设计参数m数和长径比在轴向过载条件下对装药结构完整性的影响,采用三维粘弹性模型,通过选取9种m数以及6种长径比,共54个计算模型,对装药完整性进行了计算,结果表明轴向过载条件下药柱最大等效von Mises应力、应变值受药柱m数以及长径比共同影响.并得出当长径比大于3时,其对药柱最大等效von Mises应力、应变基本没有影响的结论,为固体火箭发动机药柱结构设计时m数和长径比的选择提供理论参考.     

超期贮存固体火箭发动机药柱力学性能试验研究

固体火箭发动机药柱在生产、贮存、运输和使用过程中，将承受各种复杂的载荷。为保证固体火箭发动机点火和飞行的安全可靠性，要求药柱必须具有良好的力学性能：文市解剖了三台某型超期贮存战术导弹助推器的固体火箭发动机，对其药柱进行力学性能试验，根据试验数据对药柱进行结构完整性分析，判断药柱在受力过程中是否会产生破坏或不能允许的变形量，为正确评估该型发动机服役寿命提供参考。     

固体发动机药柱裂纹修补技术研究

采用灌浆修补技术对固体火箭发动机药柱的裂纹进行修补，进行了修补区域药柱的力学性能、能量特性和燃烧性能测试试验，并对发动机修补端面的燃面推移规律和发动机内弹道进行了仿真，分析了发动机和修补区域的结构完整性。试验和计算结果表明，发动机装药裂纹灌浆修补法是有效的。     

基于粒子群算法的三维固体火箭发动机药形快速优化方法

在高体积装填分数前提下,如何提高发动机的结构完整性是固体火箭发动机药形优化设计面临的主要问题.通过提出基于粒子群优化算法(PSO)的三维固体火箭发动机药形快速优化设计方法,采用MSC.Patran的二次开发工具PCL实现某三维固体火箭发动机药柱的参数化建模,在不改变体积装填分数的前提下,分别采用PSO算法和遗传算法(GA)完成该发动机药形的优化设计.结果表明,两种方法均能满足优化设计要求,但PSO算法比GA算法的计算时间缩短了42％,所提方法可快速实现固体火箭发动机药形优化设计,提高复杂三维固体火箭发动机的结构完整性能.     

某发动机药柱极端温度发射结构完整性分析

为了对某型大长径比固体火箭发动机在极端温度发射时的结构完整性进行分析,采用三维热粘弹性有限元方法,计算得到了推进剂药柱在内压、轴向过载和极端温度载荷(-40℃和+50℃)联合作用下的位移、应变和应力分布规律。研究结果表明,推进剂药柱在高温和低温发射时位移最大值分别为9.3 mm和16.4 mm,Von Mises应变最大值分别为14.6%和23.5%,依据Von Mises应变准则,安全系数分别为2.74和2.46,满足结构完整性要求。     

固体推进剂药柱在振动载荷作用下的结构完整性分析

采用有限元法对固体推进剂药柱在不同振动载荷作用下的应力、应变和位移场进行三维线性粘弹性分析,得出了药柱在横向、轴向、横向和轴向耦合3种载荷作用情况下的变形结果,并将结果进行了对比,对比结果显示：载荷耦合作用效果是横向和轴向载荷单独作用效果的叠加.通过数值模拟,为固体火箭发动机的结构可靠性设计提供参考.     

履带车辆行星变速装置复合框架强度可靠度计算的智能仿真算法

该文针对复杂机械结构零件强度可靠度计算中基本变量与应力响应之间无法用显函数表达的难点,基于结构强度的有限无限分析方法、人工神经网络（ＡＮＮ）,理论和蒙特卡蜀（ＭＣ）仿真技术,首次提出了复杂结构零件强度可靠度计算的智能仿真算法,并对某重载履带车辆行星变速装置中关键零件－－复合框架结构进行了强度可靠度计算。     

弹体强度设计的非确定性概率分析方法探讨

以概率统计为理论基础,探讨了一种综合采用有限元分析软件ANSYS和蒙特卡罗法对弹体强度失效概率特征分析的非确定性概率有限元分析方法.结合实例对炮弹弹体结构强度失效概率特征进行了分析计算,得出了弹体强度的失效概率以及各参数对结果影响的敏感度.     

基于ISIGHT平台的枪弹弹头发射强度可靠性分析

为提高枪弹发射时的弹头结构强度可靠性,分析基于ISIGHT软件的弹头发射强度可靠性仿真方法。应用Python语言建立基于ABAQUS软件的枪弹弹头发射强度参数化有限元仿真模型,采用基于方差降低技术的Monte Carlo描述采样方法产生各影响因素随机量,通过ISIGHT软件集成ABAQUS软件,完成多组随机工况下弹头发射强度的参数化驱动循环仿真;结合应力-强度干涉模型,完成弹头发射强度的可靠性评估。算例验证结果表明：该方法具备有效性,为枪弹弹头结构可靠性分析提供了一种可行的方法。     

月球探测器着陆动响应区间不确定性分析

月球探测器软着陆动力学分析对探测器设计十分重要。目前软着陆动力学分析一般考虑确定的是着陆姿态和着陆速度,未考虑着陆参数的不确定性带来的动力学响应变化。基于Chebyshev多项式区间参数分析方法,针对探测器着陆过程动态特性,提出基于非线性有限元建模的探测器着陆动响应区间分析流程,计算得到了探测器着陆动响应上界和下界,并与蒙特卡洛仿真方法得到的响应上界和下界进行了对比,结果显示Chebyshev多项式区间方法分析结果可以完全包裹蒙特卡洛方法分析结果,并且结果区间没有被过度放大;对比分析截断阶数对区间分析误差的影响,结果表明截断阶数对分析误差影响较小。 Chebyshev多项式区间参数分析方法具有包裹性强、分析效率高的优势。     

导航系统的动态可靠性建模与仿真分析

针对导航系统动态可靠性分析问题,讨论了基于Monte Carlo仿真的动态可靠性事件序列采样方法,给出了Shannon信息熵采样准则;以SimPRA软件为分析平台,建立了导航系统动态可靠性仿真模型,并完成了导航系统的动态可靠性分析。仿真分析结果验证了动态可靠性分析的优越性及可行性。     

基于蒙特卡洛仿真的动态故障树分析

针对基于马尔可夫链的动态故障树分析方法的局限性,把蒙特卡洛方法用于动态故障树分析。研究了动态故障树分析的蒙特卡洛仿真法并给出了仿真的具体步骤,然后利用实例对给定的动态故障树进行了蒙特卡洛仿真,并把仿真结果与精确解进行了比较。结果表明,把蒙特卡洛法用于动态故障树分析是有效的。     

评估复杂可维修系统可靠度与瞬态可用度的蒙特卡罗方法

本文设计了评估复杂可维修系统可靠度、瞬态可用度的蒙特卡罗方法,该方法利用Bootstrap方法作为框架,在计算可靠度和瞬态可用度的点估计时采用加权统计估计蒙特卡罗方法.通过评估一周期维修的非马尔可夫系统的可靠度和瞬态可用度检验了本文方法的适用性.     

考虑失效相关的系统动态可靠性模型

考虑共因失效这种重要的失效相关形式对系统可靠性的影响，运用载荷一强度干涉模型、顺序统计量理论以及随机过程建立了系统动态可靠性模型。在系统层运用载荷一强度干涉模型建立了失效相关系统可靠性模型。分析了随机载荷多次作用时系统的失效过程，根据随机载荷作用的统计学意义，运用顺序统计量理论建立了载荷多次作用下的系统可靠性模型。在此基础上，运用泊松随机过程描述载荷的作用过程，建立了失效相关串联系统、并联系统以及愚／佗系统动态可靠性模型，并研究了系统可靠度随时间的变化规律。最后，运用Monte Carlo方法对所建立的可靠性模型进行了仿真分析，验证了本文模塑的正确性。     

梯级水电投资的动态规划模型

针对梯级水电开发的多阶段、多因素和不确定的属性,结合动态规划的多阶段寻优特点,构建了梯级水电投资决策的动态优化模型.同时,探索了用蒙特卡罗模拟技术对电站未来的发电收益进行模拟的可行途径;构建算例检验了梯级水电投资动态优化模型的有效性.计算和分析的结果表明,基于动态规划的梯级水电投资优化模型能够合理反应梯级水电投资的动态特征,显著地提高了梯级水电投资决策的可靠性.研究结论可为扩展利用动态规划理论分析解决梯级水电投资决策问题提供理论支撑.