基于模态综合法的整流罩分离仿真技术研究
本文选题:整流罩 + 模态综合法 ; 参考:《大连理工大学》2015年硕士论文
【摘要】:随着国内航天工程的发展,在运载火箭部件大尺寸,轻量化的趋势下,开展对航天器诸如整流罩,级间段等部分的动力学仿真研究的时候,其结构在运动过程中产生的变形以及振动必须进行考虑,而传统的纯刚体建模已经很难准确的模拟实际的情况,依据刚体进行分析设计会增加运载过程中产生故障的风险,故在进行分析时必须考虑部件的柔性特征才能更为真实的模拟部件的动力学行为。本课题基于国内某型号火箭的科研项目,其整流罩具有大尺寸,大柔性,轻质量的特点,故其抛罩过程是一个弹性振动与刚体运动的复合运动。故为了准确模拟其在分离过程中的动力学行为,需要对目标部件进行柔性建模,并进行柔体动力学仿真研究。本文分别通过模态综合法及显式算法,运用ADAMS和ABAQUS等软件对整流罩分离过程进行柔性动力学仿真研究。本文主要研究内容如下所示:1.基于实际整流罩结构建立整流罩的数字化模型,并通过对整流罩结构的分析以及参考实际实验数据,明确模型结构、边界条件以及载荷状况,得出整流罩模型刚柔耦合建模方案,为后续的研究工作打下基础。2.运用商用有限元软件ABAQUS得出柔化部件的模态中性文件(mnf),并对半罩结构进行初步的静力学分析,结合虚拟样机软件ADAMS建立整流罩分离的多体动力学模型,对其正常工作状态下进行仿真分析,研究整流罩在分离过程中的工作性能。3.通过商用有限元软件ABAQUS建立有限元模型,对整流罩结构故障工况通过显式动力学以及模态综合法进行仿真分析,研究整流罩结构设计的安全冗余,并通过分析两者的差别,研究使用模态综合法解决整流罩分离问题的可行性。本研究为柔性整流罩结构的研究和设计提供了数据参考以及依据。并对类似情况的多柔体动力学问题提供了一种较为效率的解决方案。
[Abstract]:With the development of domestic space engineering, under the trend of large size and light weight of launch vehicle parts, the dynamic simulation of spacecraft such as fairing, interstage segment and so on is carried out. The deformation and vibration of the structure in the course of motion must be taken into account, but the traditional pure rigid body modeling has been difficult to accurately simulate the actual situation, according to the rigid body analysis and design will increase the risk of failure in the course of transportation. Therefore, in order to simulate the dynamic behavior of the components, the flexible characteristics of the components must be taken into account in the analysis. Based on the research project of a certain type of rocket in China, the fairing has the characteristics of large size, large flexibility and light mass, so the shrouding process is a composite motion of elastic vibration and rigid body motion. Therefore, in order to accurately simulate the dynamic behavior of the target components in the separation process, it is necessary to carry out flexible modeling and flexible body dynamics simulation. In this paper, the flexible dynamic simulation of the fairing separation process is carried out by means of modal synthesis method and explicit algorithm, using software such as ADAMS and ABAQUS. The main contents of this paper are as follows: 1. The digital model of the fairing is established based on the actual fairing structure. By analyzing the fairing structure and referring to the actual experimental data, the model structure, boundary conditions and load condition are defined. The rigid-flexible coupling modeling scheme of fairing model is obtained, which lays a foundation for further research. 2. Using the commercial finite element software ABAQUS, the modal neutral file of the flexible component is obtained, and the preliminary statics analysis of the half-cover structure is carried out. Combined with the virtual prototype software ADAMS, the multi-body dynamic model of the fairing separation is established. The performance of the fairing in the process of separation is studied by simulation and analysis under normal working condition. The finite element model is established by the commercial finite element software ABAQUS, and the explicit dynamics and modal synthesis method are used to simulate and analyze the malfunction condition of the fairing structure. The safety redundancy of the fairing structure design is studied, and the difference between the two methods is analyzed. The feasibility of using modal synthesis method to solve the problem of fairing separation is studied. This study provides data reference and basis for the research and design of flexible fairing structure. A more efficient solution to the problem of multi-flexible body dynamics in similar cases is provided.
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:V411.8
【共引文献】
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本文编号:1921667
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