| 重型运载火箭集中力扩散舱段多区域联合设计与优化 |
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| 引用本文： | 王志祥,雷勇军,段静波,欧阳兴,张大鹏,王婕. 重型运载火箭集中力扩散舱段多区域联合设计与优化[J]. 航空学报, 2022, 43(3): 269-282 |
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| 作者姓名： | 王志祥 雷勇军 段静波 欧阳兴 张大鹏 王婕 |
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| 作者单位： | 国防科技大学空天科学学院,长沙 410005;空天任务智能规划与仿真湖南重点实验室,长沙 410005,石家庄铁道大学工程力学系,石家庄 050043,北京宇航系统工程研究所,北京 100071 |
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| 基金项目： | 国家重点研发计划(2017YFB0306200);;国家自然科学基金(11902348);;湖南省自然科学基金(2020 JJ5650); |
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| 摘 要： | 为提高重型运载火箭集中力扩散舱段的承载能力和集中力扩散性能,提出了变截面-等比布局多区域联合设计方法和建立了基于静力分析以及工程估算方法的优化模型,并据此开展集中力扩散舱段优化设计。建立了集中力扩散舱段参数化有限元模型,基于显式动力学方法开展了结构承载性能和集中力扩散性能分析。依据集中力扩散舱段结构形式和承载特点,提出了综合多区域变厚度蒙皮、变截面主梁和副梁/桁条等比非均匀布局的联合设计方法,实现了结构精细化设计。为综合提高结构承载性能和集中力扩散性能,建立了基于静力分析和工程估算方法的优化模型,并基于模拟退火法求解该优化模型,获得了减重效果明显的优化结构。对比结果表明,捆绑接头两侧副梁/桁条靠近捆绑接头密布、捆绑接头中间副梁远离捆绑接头密布、变截面主梁以及变厚度蒙皮设计有利于提高结构承载效率和集中力扩散性能,验证了提出的多区域联合设计方法和优化模型在设计集中力扩散舱段方面的有效性和优越性,证明了本文优化工作具有一定的工程应用价值。
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| 关 键 词： | 重型运载火箭 集中力扩散舱段 集中力扩散 极限承载能力 联合设计 扩散不均匀度 |
Multi-region integrated design and optimization of concentrated-force diffusion component in heavy-lift launch vehicle |
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| WANG Zhixiang,LEI Yongjun,DUAN Jingbo,OUYANG Xing,ZHANG Dapeng,WANG Jie. Multi-region integrated design and optimization of concentrated-force diffusion component in heavy-lift launch vehicle[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2022, 43(3): 269-282 |
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| Authors: | WANG Zhixiang LEI Yongjun DUAN Jingbo OUYANG Xing ZHANG Dapeng WANG Jie |
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