某大容积贮箱膜片翻转力学分析及翻转影响因素分析
发布时间：2022-01-17 14:00
金属膜片式贮箱的工作原理是通入高压气体使膜片翻转从而把推进剂挤压出贮箱,所以贮箱能否高效的完成工作的关键是膜片的翻转。膜片的翻转直接影响贮箱的排出效率及翻转的稳定性。本文基于国家某联合基金项目,从工程实际出发,设计出金属贮箱膜片的结构及关键尺寸。根据膜片的实际工作条件制定评价指标及设计指标。针对金属贮箱膜片的翻转过程、影响翻转过程的因素和影响参数的组合优化做了以下研究:1.基于非线性仿真软件对膜片的翻转过程进行了研究,主要分析翻转过程中等效应力及翻转压差的变化;2.分别分析了预弯边半径、膜片厚度和膜片切线角度三个关键参数对翻转的影响,通过对比,研究了以上参数对膜片翻转指标的影响趋势,得出了其对膜片翻转影响的规律并基于工程条件得出单个参数的优化范围。3.设计了正交试验对膜片三组参数进行组合优化分析,得出每个参数对翻转指标影响程度的大小,选择出最佳的参数组合。4.为验证膜片设计结果和仿真的准确度,根据组合优化后的最佳参数加工了初样产品并设计了试验方案,试验结果显示膜片各项指标符合工程实际要求,且试验结果与仿真结果有较好的一致性。
【文章来源】：贵州大学贵州省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
贮箱结构简图
图 2.2 贮箱工作原理图指标选择及设计指标箱是在贮箱内部焊接膜片，控制推进剂排放的关键是通过膜片是否能完成高效的翻转来评价。本文选键因素作为膜片优劣的评价指标。的起翻压差压差是膜片从预弯边处开始翻转时的压差，起翻压差条件。膜片起翻压差越小，通入高压气体时贮箱开精确调控推进系统工作。在试验时，由于直接测量常以贮箱排出 50mL 推进剂时所测量到的压差为起达到 5mm 左右时所提取到的压差为膜片的起翻压的工程要求是不大于 0.11MPa。效率
第 2 章 钛合金膜片结构设计与分析11-图 2.2 贮箱工作原理图2.3 膜片评价指标选择及设计指标金属膜片贮箱是在贮箱内部焊接膜片，控制推进剂排放的关键是膜片的翻转。膜片的优劣主要是通过膜片是否能完成高效的翻转来评价。本文选择了几个表征膜片翻转性能的关键因素作为膜片优劣的评价指标。（1）膜片的起翻压差膜片起翻压差是膜片从预弯边处开始翻转时的压差，起翻压差是衡量膜片式贮箱灵敏度的关键条件。膜片起翻压差越小，通入高压气体时贮箱开始工作的反应越灵敏，更有利于精确调控推进系统工作。在试验时，由于直接测量膜片的起翻压力不容易实现，通常以贮箱排出 50mL 推进剂时所测量到的压差为起翻压差。在仿真时，以顶点位移达到 5mm 左右时所提取到的压差为膜片的起翻压差。本次设计中，对膜片起翻压差的工程要求是不大于 0.11MPa。（2）翻转效率膜片的翻转效率等同于贮箱的排出效率，是指推进剂最终排出量与贮箱最大容积比。膜片的翻转效率越高，则推进剂的排出率越高，提高了推进剂的利用效率。除此之外，推进剂的大量剩余，在飞行过程中会产生晃动引起贮箱质心偏移。提高膜片的翻转效率可以减少推进剂的携带量从而使推进系统的质量下降，降低航天器的飞行成本。（3）工作应力变化膜片在翻转过程中的应力变化是衡量膜片能否翻转成功的关键因素之一，当翻转过程中膜片最大工作应力大于材料抗拉强度，膜
【参考文献】：
期刊论文
[1]运载火箭贮箱增压控制技术发展综述[J]. 孙礼杰,金鑫,程光平,张亮. 宇航总体技术. 2017(01)
[2]我国航天运载器复合材料贮箱应用展望[J]. 黄诚,刘德博,吴会强,常志龙. 沈阳航空航天大学学报. 2016(02)
[3]基于Patran二次开发的贮箱隔膜结构设计与分析系统[J]. 马维力,周仕明,穆小强,陈晶晶,李道奎. 湘潭大学自然科学学报. 2016(01)
[4]基于Adams与Isight的某转向机构运动学仿真及多目标优化[J]. 胡群,周红妮,冯樱,赵慧勇. 湖北汽车工业学院学报. 2015(04)
[5]膜盒贮箱推进剂补加过程的建模与仿真[J]. 孙威,左岁寒,张峤,魏传锋. 航天器环境工程. 2015(06)
[6]空间飞行器推进剂贮箱金属膜片研究进展[J]. 罗宾,付密果,冯南鹏. 应用力学学报. 2015(05)
[7]基于DOE敏感性分析的动力总成悬置系统优化[J]. 沈云啸,吕兆平,韦宝侣,李宏典. 装备制造技术. 2015(07)
[8]大型运载火箭低温复合材料贮箱设计研究进展[J]. 黄诚,雷勇军. 宇航材料工艺. 2015(02)
[9]残余应变对锥柱形膜片多次翻转行为的影响[J]. 周算,强洪夫,王广,王学仁,周志清. 推进技术. 2014(07)
[10]波纹位置对顶部凹陷膜片翻转行为的影响研究[J]. 周算,强洪夫,王学仁,王广,周志清. 工程力学. 2014(02)
博士论文
[1]薄膜结构的有限质点法计算理论与应用研究[D]. 杨超.浙江大学 2015
本文编号：3594853
【文章来源】：贵州大学贵州省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
贮箱结构简图
图 2.2 贮箱工作原理图指标选择及设计指标箱是在贮箱内部焊接膜片，控制推进剂排放的关键是通过膜片是否能完成高效的翻转来评价。本文选键因素作为膜片优劣的评价指标。的起翻压差压差是膜片从预弯边处开始翻转时的压差，起翻压差条件。膜片起翻压差越小，通入高压气体时贮箱开精确调控推进系统工作。在试验时，由于直接测量常以贮箱排出 50mL 推进剂时所测量到的压差为起达到 5mm 左右时所提取到的压差为膜片的起翻压的工程要求是不大于 0.11MPa。效率
第 2 章 钛合金膜片结构设计与分析11-图 2.2 贮箱工作原理图2.3 膜片评价指标选择及设计指标金属膜片贮箱是在贮箱内部焊接膜片，控制推进剂排放的关键是膜片的翻转。膜片的优劣主要是通过膜片是否能完成高效的翻转来评价。本文选择了几个表征膜片翻转性能的关键因素作为膜片优劣的评价指标。（1）膜片的起翻压差膜片起翻压差是膜片从预弯边处开始翻转时的压差，起翻压差是衡量膜片式贮箱灵敏度的关键条件。膜片起翻压差越小，通入高压气体时贮箱开始工作的反应越灵敏，更有利于精确调控推进系统工作。在试验时，由于直接测量膜片的起翻压力不容易实现，通常以贮箱排出 50mL 推进剂时所测量到的压差为起翻压差。在仿真时，以顶点位移达到 5mm 左右时所提取到的压差为膜片的起翻压差。本次设计中，对膜片起翻压差的工程要求是不大于 0.11MPa。（2）翻转效率膜片的翻转效率等同于贮箱的排出效率，是指推进剂最终排出量与贮箱最大容积比。膜片的翻转效率越高，则推进剂的排出率越高，提高了推进剂的利用效率。除此之外，推进剂的大量剩余，在飞行过程中会产生晃动引起贮箱质心偏移。提高膜片的翻转效率可以减少推进剂的携带量从而使推进系统的质量下降，降低航天器的飞行成本。（3）工作应力变化膜片在翻转过程中的应力变化是衡量膜片能否翻转成功的关键因素之一，当翻转过程中膜片最大工作应力大于材料抗拉强度，膜
【参考文献】：
期刊论文
[1]运载火箭贮箱增压控制技术发展综述[J]. 孙礼杰,金鑫,程光平,张亮. 宇航总体技术. 2017(01)
[2]我国航天运载器复合材料贮箱应用展望[J]. 黄诚,刘德博,吴会强,常志龙. 沈阳航空航天大学学报. 2016(02)
[3]基于Patran二次开发的贮箱隔膜结构设计与分析系统[J]. 马维力,周仕明,穆小强,陈晶晶,李道奎. 湘潭大学自然科学学报. 2016(01)
[4]基于Adams与Isight的某转向机构运动学仿真及多目标优化[J]. 胡群,周红妮,冯樱,赵慧勇. 湖北汽车工业学院学报. 2015(04)
[5]膜盒贮箱推进剂补加过程的建模与仿真[J]. 孙威,左岁寒,张峤,魏传锋. 航天器环境工程. 2015(06)
[6]空间飞行器推进剂贮箱金属膜片研究进展[J]. 罗宾,付密果,冯南鹏. 应用力学学报. 2015(05)
[7]基于DOE敏感性分析的动力总成悬置系统优化[J]. 沈云啸,吕兆平,韦宝侣,李宏典. 装备制造技术. 2015(07)
[8]大型运载火箭低温复合材料贮箱设计研究进展[J]. 黄诚,雷勇军. 宇航材料工艺. 2015(02)
[9]残余应变对锥柱形膜片多次翻转行为的影响[J]. 周算,强洪夫,王广,王学仁,周志清. 推进技术. 2014(07)
[10]波纹位置对顶部凹陷膜片翻转行为的影响研究[J]. 周算,强洪夫,王学仁,王广,周志清. 工程力学. 2014(02)
博士论文
[1]薄膜结构的有限质点法计算理论与应用研究[D]. 杨超.浙江大学 2015
本文编号：3594853
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/3594853.html
