再入飞行器结构强度可靠性设计,检验和评定方法研究

给出再入飞行器结构强度可靠性设计、检验和评定的一种设计方法。包括按照可靠性设计思想采用数理统计理论来降低安全系数、引入合格系数和给出结构强度可靠性定量评定的方法。     

飞行器结构强度的可靠性检验

本文首先分析了结构强度检验的现状及存在问题,讨论了结构可靠性检验的一般概念和常用的三种抽样检验方法,包括抽样样本平均值的检验方法、计量序贯检验方法和抽样个值的检验方法.根据抽样检验理论,本文提出了飞行器结构强度可靠性检验的合格系数概念及如何确定它的方法.合格系数与安全系数是本质上不同的两种概念,前者决定抽样检验的合格载荷,后者决定强度计算的设计载荷.     

结构可靠性设计分析

导弹的结构设计和强度分析,过去一直沿用飞机设计的习惯,即建立在“最大”载荷和“最小”强度基础上的安全系数来保证结构强度的可靠性。“最大”和“最小”,常常模糊不清,缺少由统计得来的量的概念。随着武器系统的发展,人们逐步感到这种设计和分析方法的不合理性,探索着对这种方法进行必要的改进。近年来,用可靠性设计方法代替安全系数设计方法的想法越来越被人们重视,已开始在实践中试用。     

薄壁圆筒体结构的LRFD

随着结构可靠性设计活动的广泛开展和对结构的高可靠要求,基于众多的设计师们由于范围的限制而难于普遍推行可靠性设计方法,可靠性设计与传统的经典设计方法之间的过渡桥梁——载荷、强度因子设计法(LRFD)应运而生,并且已在国外顺利实施,为工程结构设计开辟了一条新路。本文就薄壁圆筒体结构的LRFD进行了讨论,并给出了载荷与强度因子的理论推导结果。     

基于随机有限元的导弹振动环境试验设计研究

针对传统方法制定出的试验条件余量未知的缺点,本文研究了基于随机有限元的导弹振动环境试验条件设计方法。首先,给出了研究方案。其次,为了使用基于传递特性方法预示振动响应,基于导弹梁模型,研究了自主飞行过程中外部气动噪声激励模式对动态响应传递特性的影响,确定了模拟导弹自由飞行过程的动态响应传递特性计算方法。最后,通过算例研究了使用随机有限元方法模拟结构偏差引起的结构动特性变异,并且对比了最高预示环境计算方法的传统方法和本文方法。研究发现,本文方法不仅可以考虑结构各偏差对动特性的影响,另外可以克服传统方法中余量可靠性未知的缺点。     

《导弹和运载火箭结构强度可靠性设计指南(金属结构部分)》评论选

《导弹和运载火箭结构强度可靠性设计指南（金属结构部分））1993年12月通过部级鉴定，1994年12月宇航出版社出版。以下摘登3位专家的审读意见。传统的安全系数设计法采用安全系数，已具有原始的模糊的保障可靠性的含义；但是不够细致，结果往往造成结构过重，同时又有少数强度     

固体发动机结构安全系数与可靠度

对应力－强度型的结构可靠问题，只要适应应力和强度的变差系数，就可由安全系数确定结构可靠度，或由结构可靠度确定安全系数。     

C／E复合材料结构强度散布特性的初步探讨

C/E复合材料结构强度的散布特性是一个重要的研究课题。该问题关系到受力结构能否采用C/E复合材料。本文针对这一问题,搜集、分析、整理已有资料。现有资料说明,不计及温湿效应时,C/E复合材料的单向板、多向板的强度参数的变差系数C_v=0.08～0.13之间。复合材料的结构强度(破坏或失稳)的变差系数和相同结构相同载荷的金属结构强度的变差系数相近。高温和低温的强度变差系数和常温的强度变差系数相近。为了更确切地说明问题,应该补充一些实验,特别是温湿效应的有关实验。     

随机载荷下累积损伤可靠性计算

本文对导弹受随机载荷作用时,考虑载荷在空域和时域上的分布状态,分析了强度累积损伤可靠性计算模型,并列举了算例。     

导弹强度试验中的多变量控制问题

在导弹结构静强度和热强度试验中,不可避免地要对结构进行多点加载和多域加热的实时控制。多点加载时通过结构弹性变形产生各加载点的载荷相互影响,多域加热时由于结构温区间的热传导产生各控温点温度的相互影响;多点加载多域加热同时作用时,产生结构上的载荷与温度问的相互影响,这些影响统称为耦合。为了保证实验正常进行,达到各加载点和控温点的控制精度,必须对载荷和温度进行多变量实时控制。本文针对部内某型号导弹强度试验设备研制中的热载多变量控制问题,作了比较详细的分析研讨,提出了载荷解耦控制、载荷广义协调解耦混合控制、载荷协调偏差控制、给定值为加载速度的载荷解耦控制及温度解耦复合控制等控制方案,对其控制原理、适用范围和设计方法作了全面论述,以期此文能对导弹强度试验的多变量控制研究有所促进。     

强度与环境专业技术2000年展望情报信息交流会征文通知

为了促进结构强度与环境工程技术的研究,跟踪高技术、新技术,适应新一代航天器(航天机、空间站、机动导弹、星际武器等)的发展要求,航天部结构强度与环境专业情报网(第八网)定于今年第四季度召开强度与环境专业技术2000年展望情报信息交流会。     

结构变差系数简化计算

结构变差系数C_(Vs)为结构可靠性设计的重要参数之一。本文探讨了从结构元件变差求出组合部件变差系数的简化方法,对宇航结构中常用的加劲结构、光筒壳的变差系数作了实例计算并与试验结果进行了比较,表明这种简化计算方法比较经济、简便可行;在有条件时,如与Monte Carlo计算机模拟方法结合比较,则有助于从不同角度求得更接近实际的变差系数值。     

导弹模型水下发射动响应测试研究

本文考虑导弹水下发射的力学环境条件，给出了导弹模型水下点火动响应测试试验原理与实现方法。并基于某导弹比模型进行了实际测试，取得了导弹模型水下发射时发动机推力以及相应的结构壳体应变量等参数。结果对一类潜射导弹结构强度总体设计有指导意义。     

轴压下圆柱加筋壳的热屈曲

圆柱加筋壳轴压和温度载荷下的稳定性是高速航天结构设计和安全评估中的关键问题。本文针对简支边界条件下纵横加筋圆柱壳在轴压和温度载荷联合作用下的屈曲问题进行了理论分析,考虑了加筋条的偏心效应以及材料属性的温度相关性,给出了临界屈曲载荷和温度载荷的解析表达式。测试算例验证了本文结果的可靠性,本文结果为研究各种几何和材料参数对轴压纵横加筋圆柱壳屈曲载荷的影响以及结构优化设计提供了重要的理论参考。     

航天产品冲击响应分析及损伤/失效评估方法研究综述

冲击环境是火箭、导弹等航天器在其全寿命周期经历的严酷的力学环境之一,其往往会导致航天器产品发生损伤/失效,甚至引发飞行事故,已成为制约航天器飞行可靠性提升的关键因素。本文分别从理论分析、经验外推以及数值仿真、试验研究等角度,系统总结了国内外在航天产品冲击响应分析与冲击损伤/失效两个方面的研究进展,并综述分析了国内外众多学者提出的各种冲击损伤/失效评估方法在航天产品上的适用性。在此基础上,结合我国航天工程实际,为今后的相关技术发展提出了建议。     

地面风载荷对导弹发射车系统稳定性影响分析

针对大型车载垂直发射导弹起竖后,地面风载荷会对导弹-发射车系统的稳定性造成影响。本文给出了在导弹起竖后导弹-发射车系统不被吹倒、不发生横向侧移的条件,推导了稳定性的安全系数计算公式;利用单向流固耦合理论,基于FLUENT和ADAMS联合仿真,对导弹起竖后平均风载荷对导弹-发射车系统的稳定性影响进行了分析。结果显示,随着地面风速的增加,导弹-发射车系统被吹倒和发生横向侧移的趋势越来越显著,地面稳定性越来越差。     

圆柱形块壳的动力稳定性

在导弹、火箭的飞行过程中,弹体结构除了承受静载荷外,还承受脉动载荷的作用。本文研究了在轴向静载和脉动载荷联合作用下,圆柱形块壳的动力稳定性问题,给出了结构主要不稳定区域和“联合”共振不稳定区域边界的计算方法,分析了单频脉动轴压、同相位多频脉动轴压和阻尼对结构动力不稳定区域的影响。分析计算结果表明:当使用轴向载荷接近于结构轴压失稳临界载荷时,小的脉动轴向载荷可能导致结构提前失去稳定性,而且失稳模态不同于静力失稳模态。因此,在结构设计中,宜采用载荷频谱图和结构动力不稳定区域图进行结构强度校核和结构可靠性评估。     

根据风洞试验结果建立有尾翼导弹数学模型

通过分析有尾翼导弹气动力的对称特性,建立了有尾翼导弹空气动力系数的三角级数模型,给出了模型结构确定方法,并对某导弹风洞试验数据进行了建模研究,建模结果验证了所建模型的有效性和可行性。该套方法可以减少风洞试验量、帮助总结气动力规律、校正风洞试验的误差,并能为控制规律设计和性能分析提供方便。     

基于比例边界有限元的结构强度分析方法研究

航天结构经历复杂严酷的载荷环境，且诸多大传载关键结构存在小尺寸倒角。为有效处理航天结构小尺寸倒角强度评估问题，提高结构应力应变求解精度和计算效率。本文基于比例边界有限元方法对典型小尺寸倒角的航天结构边界进行离散，构建强度计算模型，针对典型结构不同倒角尺寸开展强度分析，得到不同尺寸倒角对局部应力的影响规律，给出局部区域的应力分布，并与光测试验和常规有限元分析结果进行对比。结果表明，与常规有限元方法相比，比例边界有限元方法可以有效减少计算自由度，提高计算效率和计算精度，由于其半解析的特点，可以方便的得到内部域的应力场，为小尺寸倒角航天结构强度评估、寿命预测及优化设计提供有效的分析手段。     

结构破坏概率预示技术

在宇航工程中，预示结构的破坏概率、计算结构的可靠性是型号设计中的重要任务。传统的结构设计和强度计算方法都是针对确定性结构和载荷环境参数的，无法直接考虑材料性能、结构几何参数的分散性，本文将随机摄动技术、传递函数理论和有限元程序结合在一起，提出了一种预示结构破坏概率、计算结构可靠度的途径。简单的实全表明，这种途径是走得通的。