固体火箭发动机燃烧室喷涂支架设计及优化

发布时间：2017-07-08 20:25

  本文关键词：固体火箭发动机燃烧室喷涂支架设计及优化

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【摘要】：本文简要介绍了固体火箭发动机的结构组成,介绍了固体火箭发动机燃烧室喷涂工艺的重要作用。根据航天某厂固体火箭发动机燃烧室喷涂工艺装备升级改造的技术要求及燃烧室产品规格信息,设计出了一种新的固体火箭发动机喷涂工艺装备方案。本文重点论述了燃烧室喷涂支架的设计过程。通过对燃烧室回转体零件支撑结构的分析,设计了支撑轮系的尺寸及支撑位置；通过对不同型号燃烧室长度的分析,设计了纵梁的载荷位置及辅助支撑位置；在此基础上完成了喷涂支架结构设计。通过对喷涂支架移动横梁、支架立柱的载荷分析,根据钢结构设计部件需要满足的约束条件,建立相应数学模型,使用MATLAB优化工具箱对支架关键部件参数进行主动设计,完成了横梁、立柱详细设计。利用限元分析软件ANSYS的APDL语言建立了喷涂支架的参数化模型,通过模拟标准工况条件,对喷涂支架进行静力学分析,计算了喷涂支架的无阻尼自由模态多阶固有频率,并得到固有频率对应的振型,为后期避震工作打下基础。最后,使用ANSYS的优化设计模块,利用一阶优化算法对喷涂支架的参数化模型进行了结构优化设计。
【关键词】：固体火箭发动机 燃烧室 喷涂支架 优化设计 有限元分析
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V435
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 课题背景及研究意义8-10
• 1.2 支架结构优化设计国内外研究现状10-13
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11-13
• 1.3 本文的主要内容和研究路线13-15
• 1.3.1 本文主要内容13
• 1.3.2 本文研究路线13-15
• 2 喷涂工装总体方案设计15-22
• 2.1 喷涂工装设计要求与原则15-17
• 2.1.1 产品规格信息15
• 2.1.2 喷涂工装设计要求15-16
• 2.1.3 喷涂工装总体方案设计原则16-17
• 2.2 喷涂工装方案设计17-21
• 2.2.1 喷涂工装传动方案设计18-19
• 2.2.2 喷涂工装结构方案设计19-21
• 2.3 本章小结21-22
• 3 喷涂支架详细设计22-41
• 3.1 支架结构设计22-26
• 3.1.1 支架纵梁载荷位置分析22-23
• 3.1.2 支架举升高度分析23-26
• 3.1.3 支架结构设计26
• 3.2 支架梁设计26-35
• 3.2.1 钢框架截面形式26-28
• 3.2.2 梁截面的设计28-30
• 3.2.3 支架梁载荷设置分析30-35
• 3.3 支架立柱设计35-40
• 3.4 本章小结40-41
• 4 喷涂支架有限元分析41-53
• 4.1 支架有限元模型的建立41-43
• 4.2 边界条件的处理43-45
• 4.2.1 载荷的处理43-44
• 4.2.2 约束条件的处理44-45
• 4.3 支架有限元分析结果45-48
• 4.4 模态分析48-52
• 4.4.1 模态分析的力学基础49
• 4.4.2 模态分析的固有频率和振动形式49-51
• 4.4.3 喷涂支架自由模态分析51-52
• 4.5 本章小结52-53
• 5 喷涂支架结构优化设计53-65
• 5.1 基于APDL的优化设计54-55
• 5.2 喷涂支架优化模型的建立55-57
• 5.2.1 设计变量55
• 5.2.2 状态变量55-56
• 5.2.3 目标函数56-57
• 5.2.4 优化方法的确定57
• 5.3 优化设计结果57-63
• 5.4 本章小结63-65
• 结论与展望65-66
• 参考文献66-68
• 致谢68-69

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本文编号：536179