取代液体对运载火箭试验动特性的影响

本文首先论述了目前解决液固耦合振动的几种主要的数值方法,分析了各种方法的优点与不足。其中建立液体单元,从而构造比较协调的液固组合单元的方法,是解决液固耦合效应十分有效可取的方法。文中详细推导了三维等参液体单元的特性矩阵公式及其有限元静、动力平衡方程。利用三维等参液体元和固体壳元的组合有限元模型对某箭第三级共底双贮箱进行了有限元分析计算,求得了真实液体燃料和试验取代液体对频率、振型及振型斜率的影响。最后得出结论:完全可以用取代液体代替真实液体燃料进行动特性试验,得到的振型和斜率是可信的。     

介质取代(修改结构)动力特性的快速分析法

本文建立了一种适用于具有较大修改量、修改部位任意、原结构具有重～耦合*特征值的修改结构之特征对的快速分析法。该方法简单、可靠,它比现有的梯度法、摄动法、直接法优越。     

利用模态试验数据修正有限元分析模型

该文给出了一种利用部分测量模态修正结构有限元分析模型的实用方法。所得修正模型与模态试验数据有非常好的一致性,因而,具有一定的工程实用价值。     

火箭结构有限元分析的若干问题

本文就火箭结构有限元分析中遇到的几个重要问题进行讨论。问题包括液固耦合,局部修改结构动特性的快速计算,理论与实验的相关性,捆绑结构的动特性分析,复合材料结构计算以及有限元的建模问题等。内容包括国内外及我们自己近年来工作的一些成果,这些大都是一般有限元通用程序中所没有的。我们将进一步完善特种功能模块库,以便提供计算机辅助设计(CAD)和结构分析使用。     

局部修改结构动力特性的分析方法

本文针对资料[3]的所谓“直接特征值分析法”作了局部改进;同时,对该方法改进后的性质和特点作了说明(明确指出该方法导致一个“分式特征值问题”)。文中还叙述了如何利用Sturm序列在本文方法中的性质,来提高计算效率和防止漏根的措施。算例表明,本文的改进方法能适应实际工程问题的要求。     

对Chen的矩阵摄动法的补充

本文对J.C.Chen的矩阵摄动法进行了补充,使该方法扩展到能计算任意阶摄动量,同时获得了计算任意阶摄动量的一个统一计算格式。这样还有利于程序设计的简化。另外,本文对chen的矩阵摄动法在实际工程问题中的应用范围作了必要的说明。文中算例表明,二阶摄动量在结构产生较大修改量的情况下也有明显的效果。这样,即使对于很大的结构修改量必需采用“多步摄动法”时,也可以借助二阶摄动量来改善精度,使得所分“步长”个数减少。     

轴对称运载器纵向动力响应分析方法的改进

这份NASA报告刊出的是由Archer和Rubin提出的用有限元分析运载火箭轴向动力特性和动力响应的新方法。该方法是将火箭的主要部段——贮箱取成壳元,而贮箱内的燃料则取为液体元(不考虑液体刚度),其它非对称部件取成弹簧-质量单元。用这种组合模型可以用较少的自由度计算轴对称液燃火箭的纵向动力特性和动力稳态响应。该方法曾用于登月的土星V运载系统的轴向动力计算,也用于航天飞机哥伦比亚号主燃料箱的纵向动力计算,还用在法国阿里安火箭的纵向动力计算,都取得了较好效果。文章对所用公式有较详细的推导,对程序也做了一定的说明,该方法和程序具有较大实用意义。     

矩阵摄动法在应用上的发展

本文对J. C. Chen的矩阵摄动法及其补充做了进一步的研究和分析,得出可以用原结构的部分特征值和特征向量计算修改结构相应的特征值和特征向量的计算式,并编制了计算机程序,从而使该方法更具有实际使用意义。另外对“分步摄动”进行了研究,也编制了程序以解决修改量大的问题。通过实例计算表明两者均达到满意的精度。程序带有通用性,可根据用户给定的数据计算修改量,并据其大小自动选择一次摄动还是分步摄动以及分步摄动的步数,最后给出满意的结果。