基于仿生轻质结构的飞行器结构件优化及其力学性能研究
发布时间：2022-07-22 15:28
对于飞行器来说,减少结构的质量,就意味着有效载荷、飞行速度和飞行距离的增加,其重要性不言而喻,因此,使结构重量最轻,一直都是飞行器结构设计所追求的目标之一。导弹级间段是多级导弹子级与子级之间的连接部件,然而,传统的级间段结构往往不能十分有效的减轻级间段重量,因此,亟需新的解决方案。最近的研究结果表明,多孔玻璃海绵是一种典型的多孔轻质结构,具有良好的机械性能,因而本文选择多孔玻璃海绵作为仿生模板,针对某飞行器级间段进行优化设计,为飞行器上网格结构设计提供新思路、新方法。本文以多孔玻璃海绵的胞元结构I型为设计要素,以轻量化为主要目标,确定胞元结构对应的中心角度共有五种,并设计成五种仿生网格结构I。使用ANSYS workbench软件对五种结构进行分析,与传统正置正交网格结构进行综合对比,发现五种仿生网格结构I都能在不影响结构静力学性能的基础上达到轻质的目的。本文选取一种仿生网格结构I,分析纵向和斜向肋条对结构强度、刚度及屈曲性能的作用大小,将分析结果作为设计依据,进而优化仿生网格结构I的肋条布局,得到仿生网格结构II。因屈曲稳定性能对网格结构的重要性,研究了仿生网格II在不同结构型式下的...
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
缩略词
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内级间段研究概况
1.3 国外级间段研究概况
1.4 多孔玻璃海绵研究概况
1.5 课题来源、研究目标和内容
1.5.1 课题来源
1.5.2 研究目标
1.5.3 研究内容
第二章 级间段仿生网格结构设计及力学性能分析
2.1 导弹与级间段概述
2.1.1 火箭与导弹
2.1.2 最小质量原则
2.2 仿生网格结构设计
2.2.1 传统级间段结构
2.2.2 仿玻璃海绵单胞结构
2.2.3 仿玻璃海绵级间段中心角
2.2.4 仿玻璃海绵网格构型设计
2.3 有限元分析法概述
2.4 正置网格结构有限元分析
2.5 仿生网格结构Ⅰ有限元分析
2.5.1 强度仿真结果与分析
2.5.2 刚度仿真结果与分析
2.5.3 屈曲稳定性仿真结果与分析
2.6 本章小结
第三章 仿生结构构型优化
3.1 仿生网格结构I纵向肋条质量效率分析
3.1.1 强度及质量效率分析
3.1.2 刚度及质量效率分析
3.1.3 屈曲稳定性及质量效率分析
3.2 仿生网格结构Ⅰ斜向肋条质量效率分析
3.2.1 强度及质量效率分析
3.2.2 刚度及质量效率分析
3.2.3 屈曲稳定性及质量效率分析
3.3 仿生结构构型优化
3.4 仿生网格结构性能比较
3.5 本章总结
第四章 仿生网格Ⅱ的屈曲行为及性能分析
4.1 不同螺旋角的仿生网格的屈曲行为
4.1.1 不同螺旋角的屈曲失效模式
4.1.2 不同螺旋角的强度分析
4.1.3 不同螺旋角的刚度分析
4.1.4 不同螺旋角时结构的屈曲稳定性分析
4.2 不同中心角度的仿生网格的屈曲行为
4.2.1 不同中心角度的屈曲失效模式
4.2.2 不同中心角度的强度分析
4.2.3 不同中心角度的刚度分析
4.2.4 不同中心角度的屈曲稳定性分析
4.3 本章总结
第五章 级间段优化设计及性能分析
5.1 仿生级间段设计
5.1.1 仿生级间段结构设计
5.1.2 开口区加强筋设计
5.2 结构优化概述
5.2.1 结构优化设计方法概述
5.2.2 结构优化设计的数学模型
5.3 仿生级间段优化设计
5.3.1 仿生级间段的数学模型
5.3.2 设计变量
5.3.3 目标函数与约束条件
5.3.4 响应面优化结果
5.4 两种结构型式的级间段力学性能对比
5.4.1 对比级间段的力学性能
5.4.2 仿生级间段的力学性能
5.5 本章总结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 前景与展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
附录
本文编号：3664866
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
缩略词
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内级间段研究概况
1.3 国外级间段研究概况
1.4 多孔玻璃海绵研究概况
1.5 课题来源、研究目标和内容
1.5.1 课题来源
1.5.2 研究目标
1.5.3 研究内容
第二章 级间段仿生网格结构设计及力学性能分析
2.1 导弹与级间段概述
2.1.1 火箭与导弹
2.1.2 最小质量原则
2.2 仿生网格结构设计
2.2.1 传统级间段结构
2.2.2 仿玻璃海绵单胞结构
2.2.3 仿玻璃海绵级间段中心角
2.2.4 仿玻璃海绵网格构型设计
2.3 有限元分析法概述
2.4 正置网格结构有限元分析
2.5 仿生网格结构Ⅰ有限元分析
2.5.1 强度仿真结果与分析
2.5.2 刚度仿真结果与分析
2.5.3 屈曲稳定性仿真结果与分析
2.6 本章小结
第三章 仿生结构构型优化
3.1 仿生网格结构I纵向肋条质量效率分析
3.1.1 强度及质量效率分析
3.1.2 刚度及质量效率分析
3.1.3 屈曲稳定性及质量效率分析
3.2 仿生网格结构Ⅰ斜向肋条质量效率分析
3.2.1 强度及质量效率分析
3.2.2 刚度及质量效率分析
3.2.3 屈曲稳定性及质量效率分析
3.3 仿生结构构型优化
3.4 仿生网格结构性能比较
3.5 本章总结
第四章 仿生网格Ⅱ的屈曲行为及性能分析
4.1 不同螺旋角的仿生网格的屈曲行为
4.1.1 不同螺旋角的屈曲失效模式
4.1.2 不同螺旋角的强度分析
4.1.3 不同螺旋角的刚度分析
4.1.4 不同螺旋角时结构的屈曲稳定性分析
4.2 不同中心角度的仿生网格的屈曲行为
4.2.1 不同中心角度的屈曲失效模式
4.2.2 不同中心角度的强度分析
4.2.3 不同中心角度的刚度分析
4.2.4 不同中心角度的屈曲稳定性分析
4.3 本章总结
第五章 级间段优化设计及性能分析
5.1 仿生级间段设计
5.1.1 仿生级间段结构设计
5.1.2 开口区加强筋设计
5.2 结构优化概述
5.2.1 结构优化设计方法概述
5.2.2 结构优化设计的数学模型
5.3 仿生级间段优化设计
5.3.1 仿生级间段的数学模型
5.3.2 设计变量
5.3.3 目标函数与约束条件
5.3.4 响应面优化结果
5.4 两种结构型式的级间段力学性能对比
5.4.1 对比级间段的力学性能
5.4.2 仿生级间段的力学性能
5.5 本章总结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 前景与展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
附录
本文编号：3664866
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