轻质箭体结构优化设计

运载火箭对箭体结构系统的轻质化设计提出了更高要求,针对此问题,进行了一系列机理、仿真、计算和试验研究,建立了基于数字仿真技术的多部段联合传力优化设计方法和试验方法,提出了主捆绑及发动机集中力"双扩散"结构、超大气瓶变形自适应支撑结构、捆绑起吊多功能一体化结构、半硬壳结构超低超薄中间框结构、贮箱等边三角形网格加筋结构、轻质低温贮箱绝热结构等新型轻质设计方案,并组织实施了多部段联合静力试验,为火箭成功飞行做出了重要贡献。     

运载火箭大直径螺栓承受拉弯耦合载荷失效判据研究

随着中国运载火箭箭体直径和载荷不断增大，在关键承力点，逐渐使用大直径螺栓，由强度高塑性好的材料制造。因为力学环境复杂，受拉螺栓会承受较大附加弯矩，导致提前破坏。为了准确评估螺栓塑性下附加弯矩折合轴拉力，从梁理论出发，推导了附加弯矩折合轴拉力的塑性折减系数，并进行仿真验证。然后从使用场景出发，设计了一套能够复现螺栓承受拉弯耦合载荷的试验工装，开展了大直径规格螺栓破坏试验。获取试验结果后，通过计算复现试验，提取螺栓破坏时承受的拉力和附加弯矩，使用获得的折减系数计算总轴拉力，其数值与出厂破坏均值相差约1%，验证了此方法正确性。     

T型截面多级加筋柱壳的缺陷敏感性及优化研究

该文基于非线性显式动力学方法进行后屈曲分析,获得了四种加筋柱壳(均匀加筋柱壳、矩形截面双向多级加筋柱壳、T型截面单向和双向多级加筋柱壳)整个后屈曲过程的轴压位移-载荷曲线,并以模态缺陷为例,比较了四者的缺陷敏感性,结果显示T型截面双向多级加筋柱壳呈现出显著的低缺陷敏感性和较强的可设计性。该文还将缺陷敏感性分析结果与对应的完善结构后压溃稳定平衡路径进行了对比,发现两者一定程度上的趋势一致性。这表明对完善结构运用显式动力学方法进行单次后屈曲分析,即可同时获得其承载能力和缺陷敏感性,大大减少计及缺陷敏感性结构设计的计算量。最后,该文进一步构造了面向低缺陷敏感性的T型截面多级加筋柱壳优化模型,算例表明该方法可以高效地获得可靠性更强的优化解。     

基于ABAQUS的栅格翼展开试验动力学分析

通过对栅格翼地面展开试验运动过程进行理论分析,并结合有限元分析方法分析了栅格翼展开过程中结构强度和增大铰链力矩对展开时间及结构强度的影响。结果表明,栅格翼展开至限位时,栅格翼与壳段接触点和栅格翼根部栅格位置应力远大于静强度分析结果,增大栅格翼铰链力矩对栅格翼展开时间影响较小,但可明显降低栅格翼展开时刻角速度,减小限位后的冲击能量。     

冯·卡门曲面锥段夹层结构静力试验考核技术研究

受试验条件和加载设备所限,应用传统试验方法对整流罩冯·卡门曲面锥段夹层结构各飞行工况进行静力考核存在难以全面覆盖到或在局部产生严重过考核导致结构提前破坏的风险。运用工程方法和有限元分析方法,通过对各飞行设计工况载荷进行分站段优化、拆分、组合,完成了冯·卡门曲面锥段夹层结构在安全前提下的全面静力试验考核。有限元对比分析结果和对比验证试验结果证明这种方法及思路是有效的、合理的,为相类似曲面锥段的全面、安全静力考核试验提供了一种有效途径。