基于光纤传感及结构仿真的火箭发射台安全性研究

发布时间：2023-04-16 19:02

　　航空航天设备的特殊性质要求其具有严格的可靠性和安全性,火箭发射台的工作状态更是影响发射任务成败的关键因素,关系到人员的生命安全以及国家财产安全。对发射台建立结构安全监测系统,能第一时间识别结构损伤并给予报警提醒,挽救损失,获得巨大的经济效益和社会效益。本文以某型号运载火箭发射台作为研究对象,通过仿真软件分析该发射台在燃料加注、发射、结构存在缺陷等各个工况下的受力和变形,并指导利用光纤光栅传感器搭建了发射台的结构应力监测系统,实现对发射台结构应力等数据的实时监测。通过将现场监测数据与仿真结果进行对比、分析和验证,完成了对发射台的安全性分析。本文主要的研究工作如下:(1)对光纤光栅传感器和解调器的工作原理进行了学习和研究,选择适用于发射台工作环境的传感设备,根据调研结果确定的发射台结构敏感部位和危险区域,构建发射台结构应力的监测系统,制定光纤传感器的安装方案和线路防护方案并进行实地安装测试,对发射试验过程中采集的数据进行汇总整理。(2)使用有限元分析软件Ansys Workbench建立发射台模型并进行仿真分析,依据实际情况进行结构接触类型和网格划分尺寸设置,通过计算得到各个工况下的应力云...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究的目的、意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 光纤传感技术发展现状
        1.3.2 火箭发射台研究现状
        1.3.3 结构监测与诊断技术发展
    1.4 研究内容
第2章 光纤传感监测系统的构建
    2.1 Bragg光纤光栅传感器工作原理
    2.2 布拉格光纤光栅解调技术
    2.3 监测系统的构建
        2.3.1 系统设计原则
        2.3.2 光纤监测系统的优劣势分析
        2.3.3 传感器选型分析
        2.3.4 光纤光栅解调仪选型分析
    2.4 系统安装测试
        2.4.1 测点布置方案
        2.4.2 传感器安装工艺方案
        2.4.3 光纤传输线路防护
        2.4.4 实验数据分析
    2.5 本章小结
第3章 发射台结构静态特性分析
    3.1 弹性力学有限元仿真原理
        3.1.1 有限元法的产生和发展
        3.1.2 有限元的分析步骤
    3.2 仿真前处理过程
        3.2.1 结构组成
        3.2.2 材料特性
        3.2.3 坐标系定义
        3.2.4 计算模型
        3.2.5 网格划分
        3.2.6 计算工况分析
    3.3 仿真结果
        3.3.1 静载计算
        3.3.2 失效缺陷工况
        3.3.3 断裂力学工况
    3.4 仿真结果分析
        3.4.1 仿真结果汇总
        3.4.2 测试结果对比分析
    3.5 本章小结
第4章 发射台结构动态性能分析
    4.1 模态分析
        4.1.1 模态分析理论
        4.1.2 模态仿真结果
        4.1.3 模态仿真分析
    4.2 谐响应分析
        4.2.1 谐响应分析理论
        4.2.2 谐响应仿真结果
        4.2.3 谐响应仿真分析
    4.3 瞬态动力学分析
        4.3.1 卸载过程结果及分析
        4.3.2 无载荷震动工况
    4.4 本章小结
第5章 流场金属结构耦合性能分析
    5.1 流体仿真理论
    5.2 流场模型构建
    5.3 湍流模型选择
    5.4 初始条件及边界设定
    5.5 仿真结果及分析
    5.6 本章小结
第6章 发射台结构安全性评估
    6.1 结构可靠度分析
    6.2 系统可靠度计算
        6.2.1 可靠度表达式
        6.2.2 一次二阶矩法
        6.2.3 模糊综合评估分析
    6.3 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文与参加的科研项目



本文编号：3791681