非均匀刚度弹性边界结构优化设计及实验验证①
2019-09-13杜凯繁董曼红
固体火箭技术 2019年4期
杜凯繁,郝 鹏,董曼红,王 博
(1. 大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室 工程力学系,大连 116023;2. 北京宇航系统工程研究所,北京 100076)
0 引言
运载火箭地面实验加载系统通常采用均匀刚度的弹性边界将轴压弯矩等载荷加载至主承力筒壳结构中。然而,主承力筒壳结构在真实服役状态下载荷边界通常是刚度非均匀的。同一载荷作用下,非均匀刚度弹性边界使得主承力筒壳结构受到非均匀载荷作用,局部载荷较大,而传统的均匀刚度弹性边界使得主承力筒壳结构受到均匀载荷作用,局部载荷较小。因此,传统的均匀刚度弹性边界过低地估计了实验载荷,需要提出一种非均匀刚度弹性边界的结构设计。
面向运载火箭主承力筒壳结构,国内外学者开展大量关于筒壳轴压实验研究[1-6]。王博等[7-8]面向运载火箭主承力筒壳结构开展轴压屈曲实验,验证实验系统的可靠性和数值预测方法的准确性。Bisagni[9]针对筒壳结构轴压失稳实验开展加载方式研究,定量地分析了静态加载与动态加载对轴压筒壳结构的影响程度,该研究对数值仿真具有指导意义。王栋[10]通过研究弹性边界试验方法,即对待测结构施加弹性支撑,在分别获得整体与支撑结构频响后,通过频域子结构解耦方法,去除支撑结构对待测结构的影响,以得到待测结构自由状态频响,进而解决自由悬吊方法进行结构自由状态频响测试难以满足要求的难题。
对于航天领域主承力筒壳结构,国内外学者开展大量优化设计工作[11-20]。……
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