一种航天器加筋锥壳结构轴压稳定性研究

研究了开口型截面桁条加强蒙皮锥壳结构的局部稳定性计算方法;并用平板/加筋圆筒极限轴压的有效宽度法计算其极限载荷,得出加筋锥壳结构局部稳定性和整体稳定性的分析方法。     

推进剂贮箱壳体稳定性计算方法

应用扁壳理论,考虑加筋偏心,导出斜置加筋的推进剂贮箱壳体受轴压、轴侧压、轴内压载荷稳定性的计算方法.在运载火箭贮箱结构设计中的应用表明,该计算方法的理论值与试验值比较一致.     

薄壁加筋圆柱壳后屈曲分析方法研究

基于有限元采用非线性显式动力学分析方法,开展了轴压作用下薄壁加筋圆柱壳结构的后屈曲行为研究,比较了加筋圆柱壳结构筋条截面高宽比、蒙皮厚度、加筋疏密程度等结构几何参数对显式非线性算法计算屈曲临界载荷与隐式非线性算法计算结果的差异。研究结果表明,结构筋条质量与蒙皮质量之比大于0.4时,显式计算结果与隐式计算结果趋于一致,当筋条质量与蒙皮质量之比小于0.4时,显式算法计算结果与隐式算法计算结果会产生波动性差异。显式非线性分析能快速高效分析筋条质量与蒙皮质量之比大于0.4的薄壁加筋圆柱壳结构后屈曲行为。     

考虑内压影响的加筋柱壳高效屈曲优化

针对运载火箭贮箱结构,基于渐近均匀化法建立考虑内压的非等厚筋条的加筋壳承载力快速计算方法。首先,采用渐近均匀化法获得加筋单胞的等效刚度阵,进而基于瑞利-里兹法计算考虑内压的整体失稳载荷,并基于板壳理论发展了加筋柱壳的蒙皮和筋条局部失稳载荷计算方法。此外,基于自适应代理模型优化方法,开展了考虑多种失效模式的加筋柱壳承载力最大化设计,以最优设计为例,分析了内压对加筋柱壳整体失稳载荷的影响规律。     

复合材料壳体的轴压稳定性

给出了复合材料壳体圆筒临界轴压的计算公式。讨论了用壳体内压和轴压实验确定复合材料圆筒弹性常数的工程方法。算例表明．计算值与实验结果符合良好。     

正交各向异性弹体壳段的极限轴压计算(上)

弹体壳段常用金属蒙皮或蒙皮外缠有复合材料做成的圆柱壳和圆锥壳。这种结构一靓都是正交各向异性的，它们常承受轴向压力，在详细介绍极限轴压工程算法的同时，对壳的刚度问题做了具体说明，给出了整密加筋壁板的刚度和柔度计算公式。     

碳-环氧树脂复合材料三角形网格加劲壳的总体稳定性

碳-环氧树脂(C/E)复合材料三角形网格加劲壳是一种先进的宇航结构。其总体失稳临界载荷计算是设计中的一个重要问题。本文为这种壳体结构的临界载荷计算提供了一个计算方法。为了验证这个计算方法,本文给出了三个C/E复合材料三角形网格加劲圆筒壳的外压试验结果。临界外压的实验结果与理论予示相当一致。因此,本文提供的临界外压计算公式可供设计使用。     

耦合效应对迭层复合圆筒壳轴向压缩屈曲的影响

通常迭层复合结构由于各向异性和非对称迭层而显示出耦合效应。本文将考虑这种耦合效应对正交铺层和角铺层的圆筒壳在轴压下屈曲应力的影响,即用 Donnell 型平衡方程或能量法分析迭层顺序、层数、边界条件和屈曲形态对屈曲应力的影响。对三类碳纤维/环氧(CFRP)迭层圆筒壳进行屈曲实验来验证解析解的预示值。这些实验值表明,其结果与解析解有很好的一致性。同时发现耦合效应随层数 N 的增加而迅速消失,且屈曲应力将接近均质正交异性筒壳较高的值,在 N=2逆对称迭层圆筒中的屈曲应力则显著减小。     

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。     

加筋圆筒壳轴压稳定性计算方法

推导出在简支边界条件下轴压临界屈曲载荷的计算方法.在推导中考虑了蒙皮、加筋的不同材料,加筋(或桁条和框)的弯曲、扭转、伸缩和偏心影响.     

充有弹性介质多层复合材料圆筒壳稳定性

本文分析了充有弹性介质的多层复合材料圆筒壳在轴压、侧压与水压作用下的稳定性。所采用的方法是用Galerkin—差分法求介改型的Donnell方程,再根据稳定准则确定临界值。若干算例已在文中列出。计算结果表明:内部介质材料性能和壳体的边界条件对临界载荷有较大影响。本文采用的分析方法和结论可供固体火箭发动机壳体设计工作者参考。     

导弹薄壁加筋半硬壳结构稳定性分析的有限元模型

本文对轴压作用下导弹薄壁加筋半硬壳结构总体弹性稳定性分析问题,提出了一种实用的有限元计算模型,使得十分复杂的非线性问题线性化,大大简化了这种结构总体稳定性计算。计算模型的有限元法数值结果与实验值较好符合。     

钛合金圆柱壳在轴压作用下的屈曲

钛合金的良好性能，使得这在航空航天领域中愈来愈被人们所重视。通过对钛合金ＴＡ７的机械性能和壳段轴压破坏试验，取得了一批很有实用价值的数据，并在此基础上建立了中长圆柱壳压极限在载力计算方法，这就给导弹结构中的硬壳式壳段设计提供了可靠的理论依据。     

薄壁加筋壳强度变差系数仿真预估方法研究

针对运载火箭结构价格昂贵,通过试验获取强度变差系数困难问题,提出了基于产品实测数据仿真预估强度变差系数方法。以轴压载荷作用下的1 m直径薄壁正交网格加筋圆柱壳试验件为对象,开展了实现技术途径及试验验证研究。测量并统计试验产品材料性能、结构尺寸及几何形貌不确定性;应用双重傅立叶级数对实测几何形貌表征,将其引入到结构理想有限元分析模型,实现极限强度精确仿真分析;采用混沌多项式展开(Polynomial Chaos Expansion, PCE)代理模型,实现考虑关键参数不确定性的极限强度高效模拟打靶和强度总体变差系数预估;并开展了3个试验件的轴压强度破坏试验验证。结果表明,预估的强度变差系数可很好包络试验样本变差系数,具有较高可靠性的同时,相对历史统计数据有较大降低,对实现结构可靠性安全系数的精确量化设计,挖掘现代先进结构承载潜力有重要意义。     

基于新型降阶模型的网格加筋圆柱壳频率分析

针对网格加筋圆柱壳频率分析计算量大的问题,提出一种基于多项式及梁单元形函数的模型降阶方法,即运用多项式及梁单元形函数将复杂结构有限元的节点位移转化为主节点位移,实现模型降阶。并通过控制多项式阶数及梁单元个数来调整降阶模型的分析精度,而降阶模型的计算效率较精细模型有显著提高。以网格加筋圆柱壳为例,对比本文提出的模型降阶方法与3-D实体模型及其他模型降阶方法的频率分析结果,结果表明,提出的模型降阶方法不仅能捕捉到结构的整体模态,还能反映出结构部分局部模态,适用范围广,能够为工程结构设计提供简单有效的计算模型。     

迭层复合圆筒壳的轴向屈曲及其优化

本文提出了迭层复合圆筒壳轴向屈曲的分析与实验结果。根据结果建议可利用一种优化设计法来确定迭层复合圆筒壳的最佳纤维方向,虽然从这种优化法中并没有导出关于最好的迭层结构的简单结论,但可从此分析中找到一些新的屈曲特性。     

确定贮箱流固耦合纵向振子模型参数的有限元方法

为突破复合材料、非均质和加筋壁等结构复杂因素对经典无矩壳理论解析分析运载火箭贮箱箱体变形时的制约,将有限元计算用于确定振子刚度系数,通过高斯公式将三维体积分转为二维面积分,提高了计算效率。算例表明:该法的精度与解析法相当,但应用范围不再受结构复杂性的限制。     

锥壳受扭时等剪力强度设计及刚度计算

将受扭等截面空心圆轴剪应力和刚度计算公式推广到受扭矩的锥壳上应用，提出锥壳等剪力强度设计方法，使等式右边趋近于零，得到一元四次方程的近似有效解，用辛普生积分法求得扭转角的近似值，用实例进行计算，方法可用到受外扭矩锥壳的等剪力强度设计和计算。     

加筋壳体稳定性的有限元分析

用有限元法对加筋壳体的稳定性进行分析,分析时考虑了偏心影响。给出了计算实例。计算结果表明,该方法适用于各种加筋的稳定性分析。     

大直径D406A钢圆筒旋压试验研究

简要介绍了大直径(φ1200mm)D406A钢圆筒旋压工艺试验过程,对旋压道次的安排及工艺参数的选择进行了工艺试验,最终摸索出了较佳的工艺参数,旋压出了合格的圆筒,对其它规格型号的圆筒旋压具有参考意义。