可重復使用火箭結構設計與數(shù)字化仿真

第1章獵鷹9號運載火箭介紹1
第2章火箭貯箱設計與強度校核8
2.1貯箱系統(tǒng)8
2.1.1概述8
2.1.2貯箱結構形式10
2.1.3貯箱強度設計準則12
2.1.4貯箱強度設計基礎13
2.2貯箱設計與校核經(jīng)典案例19
2.2.1概述19
2.2.2設計要求20
2.2.3筒段設計20
2.2.4箱底設計22
2.2.5前、后短殼設計24
2.2.6叉形環(huán)強度校核25
2.3貯箱有限元強度校核26
2.3.1設計概述26
2.3.2有限元模型介紹26
2.3.3相互作用關系定義26
2.3.4建立邊界條件27
2.3.5分析步設置27
2.3.6箱筒段強度校核28
2.3.7箱底內(nèi)壓強度校核30
2.3.8前、后短殼強度校核31
2.3.9叉形環(huán)強度校核33
2.3.10小結34
2.4貯箱設計評述34
參考文獻36
第3章火箭垂直回收著陸支腿設計38
3.1概述38
3.2著陸支腿設計準則39
3.3著陸穩(wěn)定性40
3.3.1概述40
3.3.2著陸穩(wěn)定性判據(jù)條件40
3.4著陸支腿緩沖器設計42
3.4.1著陸載荷計算42
3.4.2緩沖器類型43
3.4.3緩沖器的工作行程43
3.4.4著陸過載設計驗證44
3.4.5緩沖器等效建模45
3.5著陸支腿設計案例47
3.5.1設計輸入?yún)?shù)47
3.5.2著陸支腿構型47
3.5.3著陸載荷計算48
3.5.4緩沖系統(tǒng)工作行程設計48
3.5.5著陸過載設計驗證49
3.5.6緩沖器等效參數(shù)49
3.6著陸動力學仿真50
3.6.1概述50
3.6.2有限元模型組成50
3.6.3相互作用關系定義51
3.6.4載荷邊界建立52
3.6.5仿真設置52
3.6.6仿真結果53
3.6.7小結56
3.7著陸支腿設計評述56
參考文獻56
第4章火箭非火工氣動分離裝置58
4.1研究背景58
4.2分離裝置設計要求58
4.3冷氣分離能源裝置60
4.3.1國內(nèi)外應用實例60
4.3.2設計案例62
4.3.3有限元仿真68
4.4冷氣分離解鎖裝置72
4.4.1國內(nèi)外應用實例72
4.4.2設計案例74
4.4.3有限元仿真77
4.5總結81
參考文獻81
第5章火箭管路隨機振動83
5.1管路系統(tǒng)83
5.1.1概述83
5.1.2管路布局83
5.1.3故障模式88
5.2管路隨機振動分析89
5.2.1概述89
5.2.2管路振動疲勞分析及評估89
5.3管路隨機振動仿真97
5.3.1概述97
5.3.2大質(zhì)量法97
5.3.3有限元模型98
5.3.4分析工況100
5.3.5分析步設置100
5.3.6相互作用關系設置101
5.3.7載荷與邊界設置101
5.3.8力載荷加載與作業(yè)提交102
5.3.9仿真結果103
5.3.10疲勞壽命分析106
5.3.11小結106
5.4管路設計評述106
5.4.1概述106
5.4.2典型失利案例106
5.4.3小結107
參考文獻107
第6章飛行器防熱系統(tǒng)設計與仿真109
6.1防熱設計109
6.1.1概述109
6.1.2防熱體系介紹111
6.1.3傳熱仿真基本原理114
6.1.4防熱設計準則116
6.2結構熱試驗117
6.2.1電弧風洞117
6.2.2輻射加熱法118
6.3防熱設計與校核經(jīng)典案例120
6.3.1概述120
6.3.2設計要求121
6.3.3材料性能121
6.3.4輸入條件121
6.3.5有限元仿真121
6.3.6Fortran子程序123
6.3.7小結125
6.4防熱設計評述125
參考文獻125
第7章堆疊衛(wèi)星低頻振動分析127
7.1概述127
7.2堆疊衛(wèi)星結構設計方案128
7.2.1Starlink衛(wèi)星堆疊方式128
7.2.2星箭分離運動分析129
7.3衛(wèi)星低頻振動環(huán)境載荷分析131
7.3.1概述131
7.3.2星箭耦合分析131
7.3.3星箭耦合分析瞬態(tài)響應工程處理方法133
7.4衛(wèi)星低頻振動考核方法135
7.4.1概述135
7.4.2衛(wèi)星低頻振動試驗“帶谷”技術135
7.4.3正弦振動試驗頻譜分析方法136
7.5堆疊衛(wèi)星低頻振動分析案例136
7.5.1概述136
7.5.2分析難點137
7.5.3仿真建模138
7.5.4分析步設置139
7.5.5相互作用關系設置139
7.5.6載荷與邊界設置140
7.5.7仿真結果140
7.6堆疊衛(wèi)星設計評述144
參考文獻144
第8章柵格舵展開力學特性分析146
8.1概述146
8.1.1柵格舵系統(tǒng)組成147
8.1.2柵格舵的氣動特性148
8.1.3柵格舵工藝方法149
8.2柵格舵力學特性分析149
8.2.1柵格舵展開動力學分析149
8.2.2柵格舵根部強度分析151
8.2.3柵格舵系統(tǒng)的模態(tài)分析 152
8.3柵格舵展開等效試驗方法153
8.3.1柵格舵等效試驗原理圖153
8.3.2角速度測量方法154
8.3.3橡皮繩等效加載方法154
8.4案例分析154
8.4.1仿真背景154
8.4.2模型簡介155
8.4.3典型工況分析156
8.4.4分析步設置157
8.4.5相互作用關系定義157
8.4.6載荷邊界條件158
8.4.7仿真結果158
8.5柵格舵設計述評159
參考文獻160
第9章整流罩設計與分離仿真162
9.1概述162
9.2整流罩結構163
9.2.1半硬殼式加筋結構163
9.2.2蜂窩夾層復合結構167
9.3整流罩分離設計169
9.3.1概述169
9.3.2旋轉(zhuǎn)式分離170
9.3.3平推式分離171
9.4整流罩平推分離動力學仿真175
9.4.1結構概述175
9.4.2流固耦合VTL技術介紹175
9.4.3CAE模型介紹176
9.4.4定義相互作用關系177
9.4.5載荷邊界建立178
9.4.6仿真參數(shù)設置178
9.4.7仿真結果179
9.4.8小結180
9.5整流罩設計評述181
參考文獻181
第10章碳纖維復合材料在火箭結構部段的應用183
10.1概述183
10.2碳纖維復合材料艙段結構與力學分析186
10.2.1典型碳纖維復合材料艙結構形式186
10.2.2典型碳纖維復合材料艙段的生產(chǎn)制造工藝188
10.2.3碳纖維復合材料的力學分析基礎189
10.3火箭部段設計與校核經(jīng)典案例194
10.3.1有限元建模194
10.3.2仿真設置196
10.3.3相互作用關系定義196
10.3.4載荷邊界建立196
10.3.5仿真結果197
10.3.6小結198
10.4碳纖維復合材料應用評述199
參考文獻199
后記201