針對大直徑運載火箭結構輕質優(yōu)化設計,開展軸壓作用下的蒙皮桁條結構優(yōu)化方法研究。首先采用顯式非線性動力學算法進行靜穩(wěn)定性分析,獲得蒙皮桁條結構的后屈曲失穩(wěn)路徑;然后根據(jù)蒙皮桁條結構特點,基于Kriging代理模型和組合優(yōu)化算法的分步優(yōu)化策略;最后針對中間框和不同截面形式的桁條開展參數(shù)優(yōu)化研究,確立了蒙皮桁條結構最優(yōu)設計方案。結果表明:"Π"型桁條的承載效率較高,最終優(yōu)化結果對大型蒙皮桁條結構減重效果明顯。 

【文章來源】：載人航天. 2020,26(02)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

蒙皮桁條結構幾何示意圖

端框和中間框截面示意圖

圖2 端框和中間框截面示意圖基于Python語言建立蒙皮桁條結構的參數(shù)化模型。由于蒙皮桁條結構使用較薄的蒙皮和桁條,結構上體現(xiàn)為板殼特性,為了能夠準確模擬桁條局部截面平動和轉動,采用殼單元劃分網(wǎng)格[11],桁條腹板高度方向劃分兩層單元。在蒙皮與桁條、蒙皮與端框、蒙皮與中間框之間施加粘接約束。為獲得軸壓作用下蒙皮桁條結構的極限載荷,分別在上下端面建立參考點,并與相應端面節(jié)點建立多點耦合約束單元,對下參考點施加固支約束,上參考點約束除軸向位移外的其他自由度,勻速施加35 mm強制位移。模型選用鋁合金材料,鋁合金材料的彈性模量為70 GPa,泊松比為0.3,密度為2.78×10-6 kg/mm3,屈服應力為440 MPa,強度極限為550 MPa,延伸率為6%。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]超靜定捆綁火箭傳力路徑的組合優(yōu)化策略[J]. 梅勇,雷勇軍,馮韶偉,唐霄漢.  南京航空航天大學學報. 2016(06)
[2]Kriging模型及代理優(yōu)化算法研究進展[J]. 韓忠華.  航空學報. 2016(11)
[3]基于RBF模型的蒙皮桁條結構減輕孔優(yōu)化[J]. 郝鵬,王博,鄒威任,李剛,李彬,王斌.  固體火箭技術. 2015(05)
[4]大直徑火箭半硬殼結構框—桁匹配性設計[J]. 范書群,戴政,黃誠,歐陽興,王斌,張希.  強度與環(huán)境. 2015(03)
[5]多級加筋板結構承載性能與缺陷敏感度研究[J]. 王博,田闊,郝鵬,杜凱繁,周演,蔣亮亮,駱洪志,陳友偉.  固體火箭技術. 2014(03)
[6]基于代理模型和等效剛度模型的加筋柱殼混合優(yōu)化設計[J]. 郝鵬,王博,李剛,王小軍.  計算力學學報. 2012(04)
[7]復合材料加筋壁板的結構布局優(yōu)化設計[J]. 張鐵亮,丁運亮.  南京航空航天大學學報. 2010(01)
[8]基于進化Kriging模型的金屬加筋板結構布局優(yōu)化方法[J]. 張柱國,姚衛(wèi)星,劉克龍.  南京航空航天大學學報. 2008(04)

博士論文
[1]面向新一代運載火箭的網(wǎng)格加筋柱殼結構優(yōu)化研究[D]. 郝鵬.大連理工大學 2013

碩士論文
[1]空間燃料站貯箱結構優(yōu)化設計[D]. 安俊虎.大連交通大學 2018



本文編號：3480823