异形燃料贮箱稳定性分析及优化设计

发布时间：2022-08-12 11:11

　　异形贮箱由于其结构特点,具有优良的设计性和适应性,可以满足航天器各式各样的设计需求。但由于其复杂的结构形式,异形贮箱具有设计空间大、载荷分布不均匀的特点。相比传统贮箱,其设计和优化更具挑战性。加筋柱壳结构由于具有较高的比刚度、比强度和低缺陷敏感性,被广泛应用在航空航天领域中。作为主承力构件,加筋柱壳结构可以大幅提高结构的承载效率,但其承载能力还没有得到充分发挥。为满足异形贮箱的轻量化设计需求,开展面向异形贮箱的加筋布局优化设计十分必要。本文针对异形贮箱结构建立了一种分区域多层级加筋优化设计框架,获得了异形贮箱合理的加筋设计,提高了承载效率,为工程设计起到了参考作用。本文主要研究内容如下:1、针对异形贮箱的稳定性问题,基于显式动力学分析方法研究了轴压及轴内压载荷作用下,贮箱高度和内径对承载性能的影响规律。结果表明,在轴内压载荷作用下,异形贮箱存在多种失稳模式互相竞争的特性,内外蒙皮同步失稳是最具竞争力的失稳模式。2、面向异形贮箱的轻量化设计需求,建立了分区域多层级加筋优化设计框架,并基于优化框架开展了异形贮箱的加筋布局优化设计。相比传统设计构型,加筋优化构型在保证承载力不变的条件下,减重... 

【文章页数】：62 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 异形贮箱国内外研究现状
    1.3 加筋柱壳国内外研究现状
    1.4 薄壁结构缺陷敏感性国内外研究现状
    1.5 本文主要研究工作
2 贮箱结构稳定性分析方法及优化方法
    2.1 结构稳定性分析方法
        2.1.1 特征值屈曲分析
        2.1.2 牛顿-拉普森法
        2.1.3 弧长法
        2.1.4 显式动力学分析
    2.2 优化方法
        2.2.1 序列二次规划法
        2.2.2 多岛遗传算法
        2.2.3 代理模型优化方法
    2.3 本章小结
3 异形贮箱承载性能研究
    3.1 模型描述
    3.2 轴压工况下贮箱承载性能研究
        3.2.1 承载性能随高度的变化规律
        3.2.2 承载性能随内径的变化规律
    3.3 轴内压工况下贮箱承载性能研究
        3.3.1 承载性能随高度的变化规律
        3.3.2 承载性能随内径的变化规律
    3.4 初始构型设计
    3.5 本章小结
4 异形贮箱分区域多层级加筋优化设计
    4.1 异形贮箱传统优化设计
    4.2 分区域多层级加筋优化设计框架
    4.3 不同载荷作用下加筋构型承载性能对比
        4.3.1 轴压载荷作用下四种加筋构型承载性能对比
        4.3.2 轴内压载荷作用下四种加筋构型承载性能对比
        4.3.3 轴外压载荷作用下四种加筋构型承载性能对比
    4.4 异形贮箱加筋布局优化设计
    4.5 本章小结
5 异形贮箱缺陷敏感性分析
    5.1 外蒙皮单点凹陷缺陷敏感性分析
    5.2 内蒙皮单点凹陷缺陷敏感性分析
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3675770