發(fā)布時(shí)間：2018-03-29 05:05

  本文選題：試車架　切入點(diǎn)：MATLAB程序　出處：《航天動(dòng)力技術(shù)研究院》2015年碩士論文

【摘要】：固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試車架是其地面點(diǎn)火試驗(yàn)的關(guān)鍵設(shè)備,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)推力、瞬態(tài)推力和負(fù)推力等測(cè)試精度有很大影響,原因在于試驗(yàn)過程中,試車架要承受發(fā)動(dòng)機(jī)及其所有附件的壓力、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)保持一定的姿態(tài)進(jìn)行固定限位以確保發(fā)動(dòng)機(jī)的軸線與測(cè)力組件對(duì)準(zhǔn),其結(jié)構(gòu)性能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的安全可靠性以及推力測(cè)量的精確性都有直接的影響。因此,試車架結(jié)構(gòu)性能分析是發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容。本文利用數(shù)值分析的方法,以某試車架為研究對(duì)象,建立了試車架主要零部件的有限元模型及其動(dòng)態(tài)分析模型。通過模型簡(jiǎn)化分別進(jìn)行了靜力學(xué)分析,穩(wěn)定性分析和模態(tài)分析。主要內(nèi)容包括:首先建立了三種結(jié)構(gòu)形式的板簧、過渡架、撓性件的有限元模型,編寫MATLAB-m有限元計(jì)算程序?qū)味蔚蕉喽伟寤蓮椬枇Φ挠?jì)算實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一處理、并設(shè)計(jì)算法計(jì)算出過渡架的軸力與位移的關(guān)系,結(jié)果均是含有幾何參數(shù)變量的解析表達(dá)式。有了解析表達(dá)式,在分析結(jié)構(gòu)的目標(biāo)函數(shù)隨某參數(shù)的變化趨勢(shì)、選取結(jié)構(gòu)的最優(yōu)工作點(diǎn)以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等,相比于應(yīng)用軟件只能對(duì)建好的結(jié)構(gòu)模型輸入具體的參數(shù)值輸出具體的數(shù)值結(jié)果精確度更高,即通過解析式的計(jì)算結(jié)果可以更精確地對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。撓性件由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不宜采用編程計(jì)算,本文采用Solid Works Simulation對(duì)其進(jìn)行有限元分析,得到撓性件軸向位移分布云圖。設(shè)計(jì)的算法、計(jì)算思路和結(jié)果為下一步進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化、失穩(wěn)分析、模態(tài)分析等作準(zhǔn)備。結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題是影響結(jié)構(gòu)性能的另一個(gè)關(guān)鍵因素。試車架中板簧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和受力情況決定它是試車架中最容易失穩(wěn)的零件。本文根據(jù)實(shí)際的約束和受力情況建立了板簧的失穩(wěn)分析模型,編寫了MATLAB-m腳本文件計(jì)算失穩(wěn)力的通用程序,分別對(duì)單段、雙段以及三段板簧進(jìn)行了失穩(wěn)力的計(jì)算。對(duì)于目前試車架中廣泛使用的雙段板簧,通過改變板簧的幾何參數(shù)(工作段長(zhǎng)度、剛性段長(zhǎng)度等)進(jìn)行了數(shù)值分析,研究采用Matlab-polyfit函數(shù)擬合多項(xiàng)式的方法分析板簧尺寸改變對(duì)穩(wěn)定性的影響,研究結(jié)果顯示失穩(wěn)力隨板簧不同幾何參數(shù)具有不同的靈敏度、不同的變化趨勢(shì),計(jì)算結(jié)果為后續(xù)板簧設(shè)計(jì)提供理論參考。試車架動(dòng)態(tài)性能是產(chǎn)生測(cè)量誤差的關(guān)鍵影響因素之一。本文對(duì)試車架進(jìn)行模型簡(jiǎn)化,得到含撓性件、過渡架、板簧、發(fā)動(dòng)機(jī)-動(dòng)架組合體四部分組成的簡(jiǎn)化試車架模型,對(duì)其進(jìn)行固有頻率計(jì)算,驗(yàn)證試車架固有頻率遠(yuǎn)離推力振蕩頻率。最后分析了提高試車架固有頻率的方法,得到一定的規(guī)律,分析結(jié)果為后續(xù)試車架的設(shè)計(jì)提供理論參考。本文應(yīng)用有限元的方法,將MATLAB強(qiáng)大的數(shù)值分析功能應(yīng)用到固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)地面試驗(yàn)技術(shù)研究中,為未來試車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供了新的研究途徑。所設(shè)計(jì)的算法具有很大的通用性,計(jì)算只需更改初始參數(shù)即可準(zhǔn)確快速地進(jìn)行計(jì)算。本文的計(jì)算結(jié)果與思路可以在設(shè)計(jì)前進(jìn)行預(yù)估和判斷,為設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的試車架提供一定的理論基礎(chǔ)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：航天動(dòng)力技術(shù)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V435

【參考文獻(xiàn)】

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