聂肇坤，李 刚，曾 岩，魏海鹏，黄 蔚

(1.大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室,大连 116024；2.北京宇航系统工程研究所,北京 100076)

0 引言

运载火箭整体动力分析是姿态控制系统设计、载荷计算及舱段结构精细设计的基础，因此精确高效的动力学模型对运载火箭总体设计至关重要。运载火箭主承力结构通常为网格加筋柱壳，为提高运载效率会分为多个级段，并由螺栓法兰连接为整体。针对箭体结构长径比大的特征，工程中常用线性梁来描述这类细长结构的动力学特性，以减少计算量，如美国土星V运载火箭[1]和日本H-II运载火箭[2]，但这种线性梁模型忽略了连接结构的非线性特性。随着技术进步，新型号设计要求不断提高，连接结构的非线性特征对箭体结构设计的影响变得更加重要。因此，建立能考虑连接结构非线性的箭体结构简化动力学模型成为亟待解决的问题[3-4]。

运载火箭结构动力学总体建模一般针对不同方向响应分别建立弹簧质量模型或梁模型[5-6]。在轴向响应分析的弹簧-质量模型中，将连接结构刚度折算到相邻弹簧上；在横向响应分析的线性梁模型中，在连接处建立节点将连接结构折算到节点上的扭矩弹簧中[7]。最近，潘忠文等[8]提出一种蒙皮加筋结构的纵横扭一体化梁模型，但仍只针对线性舱段，而未对非线性连接结构进行处理。目前工程中使用的模型仍是将连接结构线性化处理，由动力学实验获得结构频率与模态，完成刚度修正。……