基于Kriging代理模型的大直径运载火箭蒙皮桁条结构分步优化方法研究

发布时间：2021-11-07 00:37

　　针对大直径运载火箭结构轻质优化设计,开展轴压作用下的蒙皮桁条结构优化方法研究。首先采用显式非线性动力学算法进行静稳定性分析,获得蒙皮桁条结构的后屈曲失稳路径;然后根据蒙皮桁条结构特点,基于Kriging代理模型和组合优化算法的分步优化策略;最后针对中间框和不同截面形式的桁条开展参数优化研究,确立了蒙皮桁条结构最优设计方案。结果表明:"Π"型桁条的承载效率较高,最终优化结果对大型蒙皮桁条结构减重效果明显。 

【文章来源】：载人航天. 2020,26(02)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

蒙皮桁条结构几何示意图

端框和中间框截面示意图

图2 端框和中间框截面示意图基于Python语言建立蒙皮桁条结构的参数化模型。由于蒙皮桁条结构使用较薄的蒙皮和桁条,结构上体现为板壳特性,为了能够准确模拟桁条局部截面平动和转动,采用壳单元划分网格[11],桁条腹板高度方向划分两层单元。在蒙皮与桁条、蒙皮与端框、蒙皮与中间框之间施加粘接约束。为获得轴压作用下蒙皮桁条结构的极限载荷,分别在上下端面建立参考点,并与相应端面节点建立多点耦合约束单元,对下参考点施加固支约束,上参考点约束除轴向位移外的其他自由度,匀速施加35 mm强制位移。模型选用铝合金材料,铝合金材料的弹性模量为70 GPa,泊松比为0.3,密度为2.78×10-6 kg/mm3,屈服应力为440 MPa,强度极限为550 MPa,延伸率为6%。

【参考文献】：
期刊论文
[1]超静定捆绑火箭传力路径的组合优化策略[J]. 梅勇,雷勇军,冯韶伟,唐霄汉.  南京航空航天大学学报. 2016(06)
[2]Kriging模型及代理优化算法研究进展[J]. 韩忠华.  航空学报. 2016(11)
[3]基于RBF模型的蒙皮桁条结构减轻孔优化[J]. 郝鹏,王博,邹威任,李刚,李彬,王斌.  固体火箭技术. 2015(05)
[4]大直径火箭半硬壳结构框—桁匹配性设计[J]. 范书群,戴政,黄诚,欧阳兴,王斌,张希.  强度与环境. 2015(03)
[5]多级加筋板结构承载性能与缺陷敏感度研究[J]. 王博,田阔,郝鹏,杜凯繁,周演,蒋亮亮,骆洪志,陈友伟.  固体火箭技术. 2014(03)
[6]基于代理模型和等效刚度模型的加筋柱壳混合优化设计[J]. 郝鹏,王博,李刚,王小军.  计算力学学报. 2012(04)
[7]复合材料加筋壁板的结构布局优化设计[J]. 张铁亮,丁运亮.  南京航空航天大学学报. 2010(01)
[8]基于进化Kriging模型的金属加筋板结构布局优化方法[J]. 张柱国,姚卫星,刘克龙.  南京航空航天大学学报. 2008(04)

博士论文
[1]面向新一代运载火箭的网格加筋柱壳结构优化研究[D]. 郝鹏.大连理工大学 2013

硕士论文
[1]空间燃料站贮箱结构优化设计[D]. 安俊虎.大连交通大学 2018



本文编号：3480823