基于超声导波的返回舱热防护结构烧蚀层厚度监测方法

为实时监测航天器返回舱烧蚀层厚度,文章基于超声导波在双层板结构中的传播特性研究发现导波波速与烧蚀层厚度相关,故提出依据导波波速变化对结构烧蚀层厚度损失进行表征的方法,以及根据导波频散曲线和厚度敏感曲线选择适当的监测模态和频率的方法,可以实现烧蚀层厚度的高效率、高精度实时在线监测。有限元仿真和实验结果均验证了该烧蚀层厚度监测方法的有效性。     

兰姆波频散方程的分析及数值迭代算法

根据兰姆波运动规律的时间简谐波因子与频散曲线的物理特性,用数值迭代法在实数域内求解频散方程.给出了铝板中兰姆波相速度和群速度的解.研究表明:该法可较易获得频散曲线,无需方程分段求解,具一定的参考价值.     

基于稀疏重构的蜂窝夹层复合材料板中Lamb波传播特性估计方法

针对航天器装备中蜂窝夹层复合材料板中的超声Lamb波传播特性难以准确估计的问题,提出基于导波信号稀疏表达与重构方法的传播特性曲线估计方法。首先,根据Lamb波传播的散射模型建立Lamb波在频率?波数域下的稀疏表达方程;然后,以Lamb波频率?波数域表达的稀疏性为约束条件,建立基于l₁范数的基追踪消噪求解方法;最后,通过提取重构的导波频率?波数域表达结果脊线,可准确获取Lamb波传播的频散速度曲线。在蜂窝夹层复合材料机翼结构上进行测试实验验证的结果表明,该方法能在有限次数的测试下保证传播特性曲线的估计精度,具有较好的工程应用前景。     

F-12/S-2混杂纤维复合材料壳体承载能力

为解决某型固体火箭发动机壳体承外载荷能力与质量系数难以协调的问题,通过试验测试了F-12纤维与S-2纤维层间混杂复合材料的抗压缩性能,利用混杂纤维优势提出了壳体改进方案,并进行了有限元分析。试验结果和有限元计算表明,壳体裙外铺层采用F-12/S-2混杂纤维,使壳体承外载荷能力大幅提高,混杂纤维优势得到充分发挥,解决了工程难题。     

大型火箭发动机的壳体粘结问题

大型药柱的壳体粘结很少进行研究,往往成为火箭发动机生产中很困难的问题。当柔软的橡胶与坚硬的金属壳体粘结时,在粘结线上产生应力集中,会使成品发动机变得不能用。推进剂和壳体粘结的常用方法是采用可固化的胶粘剂包复层。业已证明,包复层和推进剂之间必须具有化学相似性才能很好粘结。本文列举了具体体现这一概念的粘结系统实例,并叙述其间有关的特殊化学反应。     

碳纤维复合材料壳体轴压稳定性分析与试验验证

针对碳纤维复合材料壳体轴压稳定性问题,提出了理论推导、数值模拟和试验验证相结合工程计算方法,获得了铺层相关参数对轴压稳定性的影响规律。基于层合板理论,计算了碳纤维复合材料壳体的等效弹性常数;以150 mm碳纤维复合材料圆筒为研究对象,通过壳体破坏性轴压试验,验证了理论计算和有限元数值模拟的正确性;计算了碳纤维缠绕角及增加0°铺层对复合材料弹性常数的影响规律。研究结果表明,通过引入修正系数k=0.4,理论计算结果与实际轴压破坏载荷较为接近;通过增加0°铺层数,能够大幅度地提高壳体刚度,且对刚度提升的贡献远大于所引起的重量增加。复合材料刚度是决定壳体临界轴压载荷的关键因素,固体发动机设计过程中增加材料刚度可有效提升其轴压稳定性。     

钢基体铜覆层中Love波检测实验研究

采用数值分析方法绘制了钢基体铜覆层中Love波的理论频散曲线,讨论了Love波传播的频散特性。实验分别采用标称频率为1MHz和2.5MHz的超声波斜探头,利用激发切应力产生Love波,对铜覆层中Love波相速度、群速度进行了实验测试,所得结果与理论值符合得较好。比较发现,为保证检测结果具有较高的灵敏度,实验中尽量选择较低的频率。     

固体火箭发动机复合材料壳体裙连接区结构数值分析

对某固体火箭发动机纤维缠绕复合材料壳体轴压载荷作用下裙与筒段连接区(裙连接区)进行了有限元结构分析。依照壳体的结构特征和受力特性建立了裙连接区3D简化分析模型,通过对某芳纶纤维壳体仿真结果和实验数据的对比分析,验证了模型简化的合理性和有限元结果的正确性;最后对某炭纤维缠绕复合材料壳体裙连接区进行了数值分析和壳体连接区结构方案改进。结果表明,增加补强层厚度和提高补强层纤维模量可有效降低应变极值,改善结构应力分布,经改进的结构设计方案承载能力可提高20%。     

火箭发动机聚氨酯包复层配方

本发明叙述制造固体推进剂发动机用的聚氨酯配方,着重叙述火箭发动机燃烧室即壳体的完全固化包复层。由于种种原因,固体推进剂发动机需要有包复层,使发动机壳体具有不透气性;在壳体与推进剂之间形成一层绝热薄膜;并作为壳体与推进剂之间增强推进剂粘结的中间层。业已     

同步轨道双星定位中等频差曲线特性分析

针对同步轨道双星对地面卫星通信类辐射源时差频差定位应用中,用传统方法无法解释等频差曲线的几何物理意义而只能通过复杂数值仿真计算得到的缺点,利用同步轨道双星对地定位中主副星间经度间隔的工程应用约束条件,将地面卫通辐射源与两颗卫星间连线的方向性单位矢量,采用角平分线上的单位矢量进行近似,巧妙地将该问题转为同步轨道单星运动对地所形成的等多普勒曲线问题,从而清晰地展示了模型的几何物理意义,并可快速获得等频差曲线的形状分布与综合定位性能等特性。讨论了等时差与等频差曲线对定位性能的影响,发现在主星选择固定时,在多个满足频率转发条件的副星中选择与主星间相对运动速度较大,且相对运动速度方向尽量平行于地球自转轴线者,能使等时差线与等频差线尽可能形成正交,从而进一步改善定位精度。仿真结果验证了该法的有效性。研究为同步轨道双星定位特性分析提供了新的途径。     

一种舱段快速连接结构设计及承载能力分析

设计了一种新型的舱段间连接装置，分析了其在轴向力载荷作用下的受力情况，并以相对滑动作为失效判据给出了预紧力的计算方法，在此基础上分析了卡箍倾角、摩擦系数以及预紧力等对该结构承载能力的影响。研究结果表明：直径为1 200 mm的连接结构能够满足1 000 kN 轴拉载荷下的使用要求。卡箍与壳体配合面倾角、摩擦系数以及预紧力等均会对该连接结构的承载能力产生影响，其中预紧力的影响主要表现为预紧力增大，卡箍与上下壳体对接面的压力增大，产生的摩擦力增大，因此其轴向承载能力增大。此外，随着配合面倾角增大以及摩擦系数的减小，则会导致该连接装置承载能力产生显著下降。     

Nonlinear deformation of a longitudinally corrugated shell structure with uniform load

In this paper, we study the nonlinear deformation of a longitudinally corrugated shell (a type of morphing structure) with a uniform load. We derived the governing equations of the deformations of that corrugated shell with Nayfeh and Pai's [1] initial curvature of shell geometries and developed numerical solutions for that nonlinear mechanics problem. This numerical method is extremely efficient since no element discretization is implemented. The obtained solutions can be verified by comparing with the analytical solution for the same structure with infinitesimal strains. Furthermore, we apply the present method to study a cylindrical shell under the uniform internal pressure, and find that the displacements and internal forces of the cylindrical shell agree well with results obtained from von Kármán nonlinear shell theory. Finally, from parametric studies, we can figure out that the increment of the percentage of the arc part and the total length of the corrugated ring can increase the expansion and internal forces of the corrugated ring. And the configuration of the corrugated ring are more sensitive to the change of geometry and material parameters than internal forces, which indicate that the morphing function can be realized through the change of geometry and material parameters of the structure without great change in the maximum internal forces of the ring. By comparing the results from present nonlinear theory with those from linear theory, we can also find that the displacements and internal forces obtained from linear shell theory can either be exaggerated or disguised for the different configurations of the ring.     

基于等几何分析的板壳结构形状-拓扑协同优化

板壳结构轻量化设计是工程中的常见问题,采用有限元法对板壳结构进行拓扑优化时,难以获得高质量的网格以精准描述几何模型,且单独使用拓扑优化受制于初始设计空间。提出了一种基于等几何分析的形状-拓扑协同优化方法,该方法执行先形状优化、后拓扑优化的步骤,在最佳结构形状的基础上实现最佳材料布局的优化目标。相比于其他组合形式的优化机制,极大地提高了计算精度与计算效率。采用3个数值算例验证了本方法的有效性与高效性,结果表明,与经典等几何拓扑优化方法相比,可得到更高性能的优化结构,有助于进一步拓宽结构优化的应用范围。     

复合材料格栅结构稳定性分析

推导了复合材料层合壳单元和层合梁单元的切线刚度阵,并给出用于复合材料格栅结构分析的梁壳刚度阵,建立了相应的复合材料格栅壳体结构有限元模型,并对其特征值稳定性的计算进行了研究.考虑了单元剖分大小对结构屈曲临界力和模态波形图的影响,并结合实际情况分析了边界条件变化对结构屈曲稳定性的影响,为工程中复合材料格栅结构的设计提供了有益结论.     

基于RCS曲线的SAR图像点目标变化检测

地物目标的物理结构、表面粗糙度或地物目标类型发生了变化,则其后向散射能量一 般会发生相应的变化,对应的雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)也会发生变化,这 将导致合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)图像的亮度和色泽发生变化。提出 了一种新的基于RCS曲线特性的SAR图像目标变化检测算法。该算法不同于以往的基 于图像域的变化检测算法,从目标的散射特性提取目标的变化信息,避免了不同时相的SAR 图像对误配准所带来的错误。并进行了仿真实验,实验结果表明可行。
     

RBCC引射模态冷流试验研究

通过冷流试验方法研究了不同构型RBCC引射模态下的抗背压特性,通过测量流道壁面压力给出了不同混合室长度和主火箭构型下的壁面压力变化曲线,分析了不同构型的抗背压性能。结果表明:增加混合室长度可以提高抗背压性能,但是提高幅度较小;双主火箭构型可以显著提高抗背压性能。该试验说明主火箭构型对抗背压性能有重要影响,为RBCC引射模态构型设计提供了参考依据。     

复合材料格栅适配器优化设计

首先,对运载火箭复合材料截锥形格栅适配器的质量目标函数与其几何构型及尺寸间的关系进行了研究。在此基础上,给出了舱壁厚度、斜向肋与环向肋宽度、斜向肋与环向肋数量及斜向肋倾斜角度等6个基本设计变量。在斜向肋数量给定的前提下,通过探寻无环向肋适配器优化质量随斜向肋倾斜角度的变化规律,并进一步将该变化规律与斜向肋间的交叉点数相结合,总结出一种简捷、有效的格栅适配器的优化设计方法。在同现有的某型号运载火箭复合材料薄壁结构适配器的对比中发现,在相同设计要求下,复合材料格栅适配器质量降低约30%,证实了该结构的高效及实用。     

乙苯脱氢反应器薄壳流道结构的稳定性分析

本文通过有限元计算对乙苯脱氢反应器薄壳流道结构进行了稳定性分析,结果表明,薄壳结构的截面和厚度的变化对失稳载荷的影响很大。在保证工艺要求及满足加工条件的前提下,给出了薄壳流道结构的设计方案。     

平流层飞艇蒙皮材料的研究

文章介绍了飞艇蒙皮材料的组成与选择,并对当前平流层飞艇研制中有关材料方面的某些问题,如飞艇主结构层材料的组成与特性、飞艇内外气囊材料的膜材、纤维的配置织法、主结构纤维的涂层前工艺、飞艇气囊膜片的连接等方面进行了分析与介绍。以供在研制平流层飞艇的膜材时作参考。