超大直径运载火箭贮箱箱底龙门铣焊装备静动态分析
发布时间：2021-11-17 11:13
大推力重型运载火箭是航天运载技术发展的必然趋势之一,贮箱是重型运载火箭研制中极为关键的部件,目前国际上最为先进的贮箱集成工艺是“搅拌摩擦焊接和立式装配”,我国在相应的装备研制方面与国外存在明显差距。本文针对一种超大直径火箭贮箱箱底龙门铣焊装备开展静/动态力学特性分析,目的是改善装备力学性能、提高箱底焊接精度。本文的主要研究内容如下:（1）结合贮箱箱底龙门铣焊装备搅拌摩擦焊工艺过程,分别建立搅拌头轴线与箱底法线有/无夹角的扎入和稳定焊接阶段搅拌头受力模型,得到扎入阶段和稳定焊接阶段搅拌头轴线与箱底法线夹角对搅拌头工作载荷的影响规律,为贮箱箱底龙门铣焊装备有限元分析奠定基础。同时基于力学传递路径建立贮箱箱底龙门铣焊装备的力学模型。（2）建立贮箱箱底龙门铣焊装备静力学有限元分析模型,分析焊接载荷作用下搅拌头轴线与箱底法线之间夹角对装备静力学特性的影响规律,并对装备的强度进行校核,为优化设计奠定基础。（3）基于贮箱箱底龙门铣焊装备力学模型,分析螺栓连接、齿轮传动和滚动导轨接触面的约束机理,同时结合拉格朗日方程构建贮箱箱底龙门铣焊装备的动力学数学模型,通过MATLAB编程解析动力学模型得到装备的...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：110 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究目的意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题背景
1.1.3 研究目的与意义
1.2 火箭贮箱箱底成型工艺及装备研究现状
1.2.1 火箭贮箱箱底成型工艺研究现状
1.2.2 火箭贮箱箱底焊接装备研究现状
1.3 龙门式机床系统静/动态力学特性研究现状
1.3.1 机床静态特性研究现状
1.3.2 机床动态特性研究现状
1.4 本文的主要研究内容
第2章 贮箱箱底龙门铣焊装备铣焊工艺分析及力学模型建立
2.1 引言
2.2 贮箱箱底组成及搅拌摩擦焊工艺流程分析
2.2.1 贮箱箱底结构组成
2.2.2 搅拌摩擦焊工艺介绍
2.2.3 贮箱箱底龙门铣焊装备工艺流程分析
2.3 贮箱箱底龙门铣焊装备工作原理及搅拌头受力分析
2.3.1 贮箱箱底龙门铣焊装备工作原理
2.3.2 基于搅拌摩擦焊工艺的五轴机头搅拌头受力分析
2.4 贮箱箱底龙门铣焊装备搅拌头受力模型建立及求解
2.4.1 搅拌头轴线与箱底法线无夹角扎入时受力模型
2.4.2 搅拌头轴线与箱底法线有夹角扎入时受力模型
2.4.3 搅拌摩擦焊接过程中关键参数的确定
2.4.4 基于受力模型的焊接过程中搅拌头受力分析
2.5 贮箱箱底龙门铣焊装备力学传递路径分析及模型建立
2.5.1 贮箱箱底龙门铣焊装备力学传递路径分析
2.5.2 基于传递路径分析的贮箱箱底龙门铣焊装备力学模型建立
2.6 本章小结
第3章 贮箱箱底龙门铣焊装备静态特性研究
3.1 引言
3.2 贮箱箱底龙门铣焊装备有限元模型构建
3.3 搅拌头扎入阶段贮箱箱底龙门铣焊装备静态特性
3.3.1 搅拌头扎入无夹角静态特性
3.3.2 搅拌头扎入有夹角静态特性
3.4 搅拌头稳定阶段贮箱箱底龙门铣焊装备静态特性
3.4.1 搅拌头稳定阶段与法线间无夹角静态特性
3.4.2 搅拌头稳定阶段与法线间有夹角静态特性
3.5 搅拌头夹角对静态特性的影响
3.6 本章小结
第4章 贮箱箱底龙门铣焊装备数学模型建立及求解
4.1 引言
4.2 贮箱箱底龙门铣焊装备数学模型
4.2.1 广义坐标系确定
4.2.2 贮箱箱底龙门铣焊装备子结构划分
4.2.3 贮箱箱底龙门铣焊装备自由度划分
4.2.4 数学模型建立
4.3 贮箱箱底龙门铣焊装备质量、刚度和阻尼矩阵确定
4.3.1 质量矩阵的确定
4.3.2 刚度矩阵的确定
4.4 动力学模型求解
4.5 本章小结
第5章 贮箱箱底龙门铣焊装备动态特性研究
5.1 引言
5.2 贮箱箱底龙门铣焊装备动力学有限元建模
5.2.1 螺栓结合部有限元建模
5.2.2 导轨结合部有限元建模
5.3 贮箱箱底龙门铣焊装备模态分析
5.3.1 贮箱箱底龙门铣焊装备模态仿真分析结果
5.3.2 结合部建模对模态仿真分析结果影响
5.4 贮箱箱底龙门铣焊装备谐响应分析
5.4.1 谐响应分析理论基础
5.4.2 贮箱箱底龙门铣焊装备铣切时激振力计算
5.4.3 贮箱箱底龙门铣焊装备谐响应分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同倾角下2219铝合金搅拌摩擦焊接头的组织及力学性能[J]. 张玉芝,张仲宝,李迎,谢庆云,刘磊,杨光波. 焊接技术. 2019(09)
[2]50 t高低腿龙门吊的有限元分析及结构改进[J]. 张文韬,赵明宇,黄志强,李恒,王旭. 建筑施工. 2019(05)
[3]长征火箭从这里崛起[J]. 付毅飞. 智慧中国. 2019(05)
[4]国际首次成形运载火箭大规格燃料贮箱薄壁整体箱底[J]. 锻压装备与制造技术. 2018(06)
[5]搅拌摩擦焊接龙门机床的横梁受力分析[J]. 田来,姜迪. 设备管理与维修. 2018(23)
[6]龙门起重机抗风制动动力学仿真分析[J]. 唐飞,苏文胜,尹文涛,岳前进. 起重运输机械. 2018(09)
[7]基于ANSYS Workbench龙门架横梁受力分析[J]. 唐小康,罗世强,郑克峰,吴东. 现代机械. 2018(02)
[8]数控龙门铣床整体静力学分析及模态分析[J]. 冯建国. 装备制造技术. 2018(04)
[9]2A14-T6铝合金搅拌摩擦焊温度场及黏流层数值模拟分析[J]. 马核,田志杰,熊林玉,颜旭,曹学敏,张彦华. 航空制造技术. 2018(08)
[10]长征五号B运载火箭将于2019年6月前后首飞[J]. 王宇虹. 导弹与航天运载技术. 2018(02)
硕士论文
[1]大型正交胶合木压机设计与优化研究[D]. 曹勇.吉林大学 2019
[2]搅拌摩擦焊搅拌头的损伤机理及寿命预测[D]. 栾云婷.东北大学 2015
[3]金属切削过程动力学建模及动态性能分析[D]. 鲁燕.上海工程技术大学 2015
[4]龙门加工中心横梁部件结构动力学建模及其颤振预测研究[D]. 杨期江.广东工业大学 2011
[5]xk2120数控机床动力学建模与分析[D]. 白文吉.东北大学 2010
本文编号：3500796
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：110 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究目的意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题背景
1.1.3 研究目的与意义
1.2 火箭贮箱箱底成型工艺及装备研究现状
1.2.1 火箭贮箱箱底成型工艺研究现状
1.2.2 火箭贮箱箱底焊接装备研究现状
1.3 龙门式机床系统静/动态力学特性研究现状
1.3.1 机床静态特性研究现状
1.3.2 机床动态特性研究现状
1.4 本文的主要研究内容
第2章 贮箱箱底龙门铣焊装备铣焊工艺分析及力学模型建立
2.1 引言
2.2 贮箱箱底组成及搅拌摩擦焊工艺流程分析
2.2.1 贮箱箱底结构组成
2.2.2 搅拌摩擦焊工艺介绍
2.2.3 贮箱箱底龙门铣焊装备工艺流程分析
2.3 贮箱箱底龙门铣焊装备工作原理及搅拌头受力分析
2.3.1 贮箱箱底龙门铣焊装备工作原理
2.3.2 基于搅拌摩擦焊工艺的五轴机头搅拌头受力分析
2.4 贮箱箱底龙门铣焊装备搅拌头受力模型建立及求解
2.4.1 搅拌头轴线与箱底法线无夹角扎入时受力模型
2.4.2 搅拌头轴线与箱底法线有夹角扎入时受力模型
2.4.3 搅拌摩擦焊接过程中关键参数的确定
2.4.4 基于受力模型的焊接过程中搅拌头受力分析
2.5 贮箱箱底龙门铣焊装备力学传递路径分析及模型建立
2.5.1 贮箱箱底龙门铣焊装备力学传递路径分析
2.5.2 基于传递路径分析的贮箱箱底龙门铣焊装备力学模型建立
2.6 本章小结
第3章 贮箱箱底龙门铣焊装备静态特性研究
3.1 引言
3.2 贮箱箱底龙门铣焊装备有限元模型构建
3.3 搅拌头扎入阶段贮箱箱底龙门铣焊装备静态特性
3.3.1 搅拌头扎入无夹角静态特性
3.3.2 搅拌头扎入有夹角静态特性
3.4 搅拌头稳定阶段贮箱箱底龙门铣焊装备静态特性
3.4.1 搅拌头稳定阶段与法线间无夹角静态特性
3.4.2 搅拌头稳定阶段与法线间有夹角静态特性
3.5 搅拌头夹角对静态特性的影响
3.6 本章小结
第4章 贮箱箱底龙门铣焊装备数学模型建立及求解
4.1 引言
4.2 贮箱箱底龙门铣焊装备数学模型
4.2.1 广义坐标系确定
4.2.2 贮箱箱底龙门铣焊装备子结构划分
4.2.3 贮箱箱底龙门铣焊装备自由度划分
4.2.4 数学模型建立
4.3 贮箱箱底龙门铣焊装备质量、刚度和阻尼矩阵确定
4.3.1 质量矩阵的确定
4.3.2 刚度矩阵的确定
4.4 动力学模型求解
4.5 本章小结
第5章 贮箱箱底龙门铣焊装备动态特性研究
5.1 引言
5.2 贮箱箱底龙门铣焊装备动力学有限元建模
5.2.1 螺栓结合部有限元建模
5.2.2 导轨结合部有限元建模
5.3 贮箱箱底龙门铣焊装备模态分析
5.3.1 贮箱箱底龙门铣焊装备模态仿真分析结果
5.3.2 结合部建模对模态仿真分析结果影响
5.4 贮箱箱底龙门铣焊装备谐响应分析
5.4.1 谐响应分析理论基础
5.4.2 贮箱箱底龙门铣焊装备铣切时激振力计算
5.4.3 贮箱箱底龙门铣焊装备谐响应分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同倾角下2219铝合金搅拌摩擦焊接头的组织及力学性能[J]. 张玉芝,张仲宝,李迎,谢庆云,刘磊,杨光波. 焊接技术. 2019(09)
[2]50 t高低腿龙门吊的有限元分析及结构改进[J]. 张文韬,赵明宇,黄志强,李恒,王旭. 建筑施工. 2019(05)
[3]长征火箭从这里崛起[J]. 付毅飞. 智慧中国. 2019(05)
[4]国际首次成形运载火箭大规格燃料贮箱薄壁整体箱底[J]. 锻压装备与制造技术. 2018(06)
[5]搅拌摩擦焊接龙门机床的横梁受力分析[J]. 田来,姜迪. 设备管理与维修. 2018(23)
[6]龙门起重机抗风制动动力学仿真分析[J]. 唐飞,苏文胜,尹文涛,岳前进. 起重运输机械. 2018(09)
[7]基于ANSYS Workbench龙门架横梁受力分析[J]. 唐小康,罗世强,郑克峰,吴东. 现代机械. 2018(02)
[8]数控龙门铣床整体静力学分析及模态分析[J]. 冯建国. 装备制造技术. 2018(04)
[9]2A14-T6铝合金搅拌摩擦焊温度场及黏流层数值模拟分析[J]. 马核,田志杰,熊林玉,颜旭,曹学敏,张彦华. 航空制造技术. 2018(08)
[10]长征五号B运载火箭将于2019年6月前后首飞[J]. 王宇虹. 导弹与航天运载技术. 2018(02)
硕士论文
[1]大型正交胶合木压机设计与优化研究[D]. 曹勇.吉林大学 2019
[2]搅拌摩擦焊搅拌头的损伤机理及寿命预测[D]. 栾云婷.东北大学 2015
[3]金属切削过程动力学建模及动态性能分析[D]. 鲁燕.上海工程技术大学 2015
[4]龙门加工中心横梁部件结构动力学建模及其颤振预测研究[D]. 杨期江.广东工业大学 2011
[5]xk2120数控机床动力学建模与分析[D]. 白文吉.东北大学 2010
本文编号：3500796
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/3500796.html
