加筋筒壳结构的模型降阶方法及其应用
发布时间：2022-04-17 21:09
加筋筒壳结构因比强度和比刚度高、功能性强等优点而被广泛应用于现代运载火箭的箭体中,但其精细模型在进行有限元计算时,复杂的结构细节导致了计算规模巨大、计算效率低下的缺点,尤其是在结构动力优化过程中,成千上百次的动力重分析使其面临巨大挑战。而模型降阶方法可以将一个计算规模较大的精细模型转化为一个保留部分主要力学性能的计算规模较小的模型,在提高计算效率的同时保证较高的计算精度。因此,开展对加筋筒壳结构模型降阶方法的研究,对提高这类结构的有限元分析效率具有重要的实际意义。常见的等效性能计算方法中,渐近均匀化的数值求解方法（Numerical Implementation of Asymptotic Homogenization,NIAH）基于严格的数学理论,具有较高的等效性能求解精度,而且操作简单、对结构加筋形式要求低,非常适用于对由大量周期性单胞组成的网格加筋筒壳进行等效降阶。本文对以NIAH方法为基础的网格加筋筒壳降阶方法进行了研究,并将其与基于本征正交分解（Proper Orthogonal Decomposition,POD）的降阶法结合,应用于结构动特性优化中。在静力模型降阶方面,本...
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1.绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 网格加筋筒壳模型降阶方法研究现状
1.3 本文主要研究内容
2.网格加筋筒壳降阶方法
2.1 引言
2.2 等效降阶方法
2.2.1 刚度等效方法
2.2.2 质量等效方法
2.3 物理降阶方法
2.4 本章小结
3.基于NIAH的网格加筋筒壳静力模型降阶方法
3.1 引言
3.2 基于降阶模型的静载响应计算
3.2.1 网格加筋筒壳静力降阶方法
3.2.2 正置正交网格加筋筒壳算例
3.2.3 45°斜置正交网格加筋筒壳算例
3.3 含开口结构的适用条件及修正方法
3.3.1 降阶模型适用条件分析
3.3.2 降阶模型修正方法
3.4 本章小结
4.基于降阶模型的网格加筋筒壳模态分析方法
4.1 引言
4.2 基于降阶模型的整体模态计算
4.2.1 网格加筋筒壳动力学降阶方法
4.2.2 正置正交网格加筋筒壳算例
4.2.3 45°斜置正交网格加筋筒壳算例
4.3 基于POD降阶方法的基频快速计算
4.3.1 结构基频快速计算方法
4.3.2 正置正交网格加筋筒壳算例
4.4 本章小结
5.基于混合降阶模型的结构动特性优化
5.1 引言
5.2 基于NIAH-附加质点法和POD降阶法的结构动特性优化框架
5.3 网格加筋筒壳动特性优化算例
5.4 本章小结
6.结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于POD模型降阶法的非线性瞬态热传导分析[J]. 梁钰,郑保敬,高效伟,吴泽艳,王峰. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2018(12)
[2]功能梯度材料动力学问题的POD模型降阶分析[J]. 郑保敬,梁钰,高效伟,朱强华,吴泽艳. 力学学报. 2018(04)
[3]基于POD降阶方法的复合材料曲壁板颤振响应特性研究[J]. 周建,杨智春. 振动与冲击. 2017(01)
[4]我国航天运输系统成就与展望[J]. 秦旭东,龙乐豪,容易. 深空探测学报. 2016(04)
[5]Novel implementation of homogenization method to predict effective properties of periodic materials[J]. Geng-Dong Cheng,Yuan-Wu Cai,Liang Xu. Acta Mechanica Sinica. 2013(04)
[6]蒙皮加筋圆柱壳弯曲频率的三种计算模型[J]. 邢誉峰,潘忠文,杨阳. 北京航空航天大学学报. 2012(04)
[7]蒙皮加筋圆柱壳扭转频率的三种计算模型[J]. 潘忠文,邢誉峰,杨阳. 北京航空航天大学学报. 2011(09)
[8]基于POD降阶模型的气动弹性快速预测方法研究[J]. 陈刚,李跃明,闫桂荣,徐敏,曾宪昂. 宇航学报. 2009(05)
[9]未来30年航天运载技术的发展预测[J]. 果琳丽,谷良贤,蒋先旺,杨建民,王小军. 航空制造技术. 2009(18)
[10]热传导对流方程基于POD的差分格式[J]. 孙萍,罗振东,周艳杰. 计算数学. 2009(03)
博士论文
[1]周期性板结构的渐近均匀化方法及微结构优化[D]. 蔡园武.大连理工大学 2014
[2]复杂细长结构动力模型降价及优化研究[D]. 王文胜.大连理工大学 2012
[3]风电叶片设计中降阶模型的研究[D]. 汪仲夏.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2011
硕士论文
[1]海洋脐带缆螺旋缠绕结构的多尺度分析[D]. 万睿.大连理工大学 2018
[2]航天半硬壳结构模型简化方法研究[D]. 赵阳.大连理工大学 2017
[3]基于商业有限元软件的周期性材料等效性能预测均匀化实施新方法[D]. 尚士朋.大连理工大学 2016
本文编号：3646252
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1.绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 网格加筋筒壳模型降阶方法研究现状
1.3 本文主要研究内容
2.网格加筋筒壳降阶方法
2.1 引言
2.2 等效降阶方法
2.2.1 刚度等效方法
2.2.2 质量等效方法
2.3 物理降阶方法
2.4 本章小结
3.基于NIAH的网格加筋筒壳静力模型降阶方法
3.1 引言
3.2 基于降阶模型的静载响应计算
3.2.1 网格加筋筒壳静力降阶方法
3.2.2 正置正交网格加筋筒壳算例
3.2.3 45°斜置正交网格加筋筒壳算例
3.3 含开口结构的适用条件及修正方法
3.3.1 降阶模型适用条件分析
3.3.2 降阶模型修正方法
3.4 本章小结
4.基于降阶模型的网格加筋筒壳模态分析方法
4.1 引言
4.2 基于降阶模型的整体模态计算
4.2.1 网格加筋筒壳动力学降阶方法
4.2.2 正置正交网格加筋筒壳算例
4.2.3 45°斜置正交网格加筋筒壳算例
4.3 基于POD降阶方法的基频快速计算
4.3.1 结构基频快速计算方法
4.3.2 正置正交网格加筋筒壳算例
4.4 本章小结
5.基于混合降阶模型的结构动特性优化
5.1 引言
5.2 基于NIAH-附加质点法和POD降阶法的结构动特性优化框架
5.3 网格加筋筒壳动特性优化算例
5.4 本章小结
6.结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于POD模型降阶法的非线性瞬态热传导分析[J]. 梁钰,郑保敬,高效伟,吴泽艳,王峰. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2018(12)
[2]功能梯度材料动力学问题的POD模型降阶分析[J]. 郑保敬,梁钰,高效伟,朱强华,吴泽艳. 力学学报. 2018(04)
[3]基于POD降阶方法的复合材料曲壁板颤振响应特性研究[J]. 周建,杨智春. 振动与冲击. 2017(01)
[4]我国航天运输系统成就与展望[J]. 秦旭东,龙乐豪,容易. 深空探测学报. 2016(04)
[5]Novel implementation of homogenization method to predict effective properties of periodic materials[J]. Geng-Dong Cheng,Yuan-Wu Cai,Liang Xu. Acta Mechanica Sinica. 2013(04)
[6]蒙皮加筋圆柱壳弯曲频率的三种计算模型[J]. 邢誉峰,潘忠文,杨阳. 北京航空航天大学学报. 2012(04)
[7]蒙皮加筋圆柱壳扭转频率的三种计算模型[J]. 潘忠文,邢誉峰,杨阳. 北京航空航天大学学报. 2011(09)
[8]基于POD降阶模型的气动弹性快速预测方法研究[J]. 陈刚,李跃明,闫桂荣,徐敏,曾宪昂. 宇航学报. 2009(05)
[9]未来30年航天运载技术的发展预测[J]. 果琳丽,谷良贤,蒋先旺,杨建民,王小军. 航空制造技术. 2009(18)
[10]热传导对流方程基于POD的差分格式[J]. 孙萍,罗振东,周艳杰. 计算数学. 2009(03)
博士论文
[1]周期性板结构的渐近均匀化方法及微结构优化[D]. 蔡园武.大连理工大学 2014
[2]复杂细长结构动力模型降价及优化研究[D]. 王文胜.大连理工大学 2012
[3]风电叶片设计中降阶模型的研究[D]. 汪仲夏.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2011
硕士论文
[1]海洋脐带缆螺旋缠绕结构的多尺度分析[D]. 万睿.大连理工大学 2018
[2]航天半硬壳结构模型简化方法研究[D]. 赵阳.大连理工大学 2017
[3]基于商业有限元软件的周期性材料等效性能预测均匀化实施新方法[D]. 尚士朋.大连理工大学 2016
本文编号：3646252
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