基于梁模型的蒙皮加筋結(jié)構(gòu)縱橫扭一體化動(dòng)力學(xué)分析方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于梁模型的蒙皮加筋結(jié)構(gòu)縱橫扭一體化動(dòng)力學(xué)分析方法，包括：1.分別采集蒙皮加筋結(jié)構(gòu)的蒙皮彈性模量、蒙皮泊松比，桁條彈性模量、桁條泊松比，蒙皮殼直徑，蒙皮厚度；所采集的桁條共有m類桁條，采集每類桁條的個(gè)數(shù)、截面積、截面慣性矩及極慣性矩；2.獲取蒙皮面積；3.獲取蒙皮加筋結(jié)構(gòu)總的拉壓剛度；4.獲得蒙皮截面慣性矩；5.獲取蒙皮加筋結(jié)構(gòu)總的彎曲剛度；6.獲取蒙皮截面慣性矩；7.獲得蒙皮加筋結(jié)構(gòu)總的扭轉(zhuǎn)剛度；8.借助有限元方法劃分為若干個(gè)梁?jiǎn)卧M(jìn)而進(jìn)行結(jié)構(gòu)縱橫扭一體化動(dòng)力學(xué)分析。本發(fā)明解決了捆綁火箭縱向與橫向、縱向與扭轉(zhuǎn)、橫向與扭轉(zhuǎn)模態(tài)耦合問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了火箭結(jié)構(gòu)縱橫扭一體化動(dòng)力學(xué)分析。
【專利說(shuō)明】基于梁模型的蒙皮加筋結(jié)構(gòu)縱橫扭一體化動(dòng)力學(xué)分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種一體化動(dòng)力學(xué)分析方法，主要涉及到運(yùn)載火箭和液體導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)剛度的基于梁模型的蒙皮加筋結(jié)構(gòu)縱橫扭一體化動(dòng)力學(xué)分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]火箭結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度、剛度、輕質(zhì)化要求，大量采用蒙皮加筋結(jié)構(gòu)、網(wǎng)格加筋結(jié)構(gòu)、蜂窩夾層結(jié)構(gòu)在火箭結(jié)構(gòu)，在采用梁模型建模時(shí)，沒(méi)有合適的截面形式同時(shí)正確描述蒙皮加筋、網(wǎng)格加筋的拉壓剛度、彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度，無(wú)論采用面積等效還是慣性矩等效都放大了縱向構(gòu)件(桁條、縱向網(wǎng)格)對(duì)扭轉(zhuǎn)剛度的作用，導(dǎo)致全箭扭轉(zhuǎn)頻率分析結(jié)果存在較大偏差。蒙皮加筋圓結(jié)構(gòu)由蒙皮殼、桁條、環(huán)框組成，具有高強(qiáng)度、剛度、輕質(zhì)化特性，在火箭結(jié)構(gòu)中廣泛的應(yīng)用。
[0003]目前，在有限元分析時(shí)，根據(jù)全振動(dòng)特性試驗(yàn)結(jié)果并考慮到蒙皮加筋結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)剛度較低的特點(diǎn)，在采用等效面積法構(gòu)造薄壁圓柱梁?jiǎn)卧獣r(shí)，單元扭轉(zhuǎn)剛度乘以0.7的系數(shù)；而在采用NASTRAN等通用軟件建模式，由于材料E、G、υ (彈性模量、剪切模量、泊松比)三個(gè)之間的固有關(guān)系(G=E/2(l=u))，只能通過(guò)增加u降低剪切彈性模量，從而使梁?jiǎn)卧まD(zhuǎn)剛度的調(diào)整受到限制。在長(zhǎng)征二號(hào)丙火箭中，將火箭的橫向模型與扭轉(zhuǎn)模型分開(kāi)，對(duì)不同的結(jié)構(gòu)形式采用不同扭轉(zhuǎn)等效厚度。該處理方法對(duì)縱向、橫向和扭轉(zhuǎn)模態(tài)耦合不嚴(yán)重的串聯(lián)火箭是可行的，但無(wú)法反映捆綁火箭的縱向與扭轉(zhuǎn)、橫向與扭轉(zhuǎn)耦合模態(tài)。對(duì)于蒙皮加筋結(jié)構(gòu)，其縱向構(gòu)件只承擔(dān)縱向力，對(duì)結(jié)構(gòu)的軸向和彎曲剛度起到加強(qiáng)作用，而對(duì)扭轉(zhuǎn)剛度的貢獻(xiàn)很小。如果單純的將蒙皮加筋結(jié)構(gòu)根據(jù)截面等效簡(jiǎn)化成為梁?jiǎn)卧鋸澢鷦偠然蚺まD(zhuǎn)剛度必然有一個(gè)與結(jié)構(gòu)實(shí)際剛度不一致。
[0004]因此，亟待采用一種蒙皮加筋結(jié)構(gòu)縱橫扭一體化動(dòng)力學(xué)分析方法，使其可以解決了傳統(tǒng)的通過(guò)對(duì)梁?jiǎn)卧孛鎸傩再x值造成的剛度不一致問(wèn)題，適用于火箭動(dòng)特性分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種基于梁模型的基礎(chǔ)上對(duì)蒙皮加筋結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，準(zhǔn)確反映了其拉壓剛度、彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，解決了捆綁火箭縱向與橫向、縱向與扭轉(zhuǎn)、橫向與扭轉(zhuǎn)模態(tài)耦合問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了火箭結(jié)構(gòu)縱橫扭一體化的動(dòng)力學(xué)分析方法。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟:
[0007]步驟一、分別采集蒙皮加筋結(jié)構(gòu)的蒙皮彈性模量Es、蒙皮泊松比V8，桁條彈性模量Eb、桁條泊松比vb，蒙皮殼直徑D，蒙皮殼厚度δ ;所采集的桁條共有m類桁條，采集第i類桁條的個(gè)數(shù)隊(duì)、截面積Ab1、截面慣性矩Ibi及極慣性矩Jbi，其中i=l，2，…，m ;
[0008]步驟二、根據(jù)第一步采集得到的蒙皮殼直徑D，蒙皮殼厚度δ，進(jìn)而獲取蒙皮面積A5 ；
[0009]A5=JiD δ ；
[0010]步驟三、根據(jù)步驟一采集得到的蒙皮彈性模量Es，桁條彈性模量Eb，第i類桁條的個(gè)數(shù)Ni和截面積Abi，以及步驟二獲取的蒙皮面積As，進(jìn)而獲取蒙皮加筋結(jié)構(gòu)總的拉壓剛度Kl;
[0011 ]
【權(quán)利要求】
1.一種基于梁模型的蒙皮加筋結(jié)構(gòu)縱橫扭一體化動(dòng)力學(xué)分析方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟一、分別采集蒙皮加筋結(jié)構(gòu)的蒙皮彈性模量Es、蒙皮泊松比V8，桁條彈性模量Eb、桁條泊松比vb，蒙皮殼直徑D，蒙皮殼厚度δ ;所采集的桁條共有m類桁條，采集第i類桁條的個(gè)數(shù)隊(duì)、截面積Ab1、截面慣性矩Ibi及極慣性矩Ibi，其中i=l，2，…，m ; 步驟二、根據(jù)第一步采集得到的蒙皮殼直徑D，蒙皮殼厚度δ，進(jìn)而獲取蒙皮面積As ；
【文檔編號(hào)】G01M99/00GK103575555SQ201210256390
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月23日
【發(fā)明者】潘忠文, 廉永正, 曾耀祥, 董鍇, 王旭, 楊樹(shù)濤, 徐慶紅, 王明宇 申請(qǐng)人:北京宇航系統(tǒng)工程研究所, 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院