摘要：提出带热障涂层构件二维应力分析边界元法。对薄体应力分析边界元中近奇异积分处理方法进行完善及改进 ,并将其推广应用于热应力及离心应力边界元分析。提出可以考虑温度及离心载荷的多层域结构应力分析边界元公式。数值算例结果表明 ,采用本文方法可用少量单元得到梯度温度场、面力和 或离心载荷条件下涂层界面应力分布 ,三种载荷情况下界面切向拉伸应力的最大相对误差小于 0 .2 3 %。本方法可作为带热障涂层构件设计及涂层剥落失效分析的有效工具。

摘要：为解决运载火箭地面试验过程中弹性边界刚度非均匀导致的实验误差问题,提出了基于刚度等效指标的非均匀刚度弹性边界优化设计框架。首先,针对不同载荷工况,对比真实弹性边界与均匀刚度弹性边界情况下主承力筒壳结构的边界响应,研究刚度等效指标的选取,用以表征结构刚度的非均匀性;然后,以刚度等效指标为设计目标开展非均匀刚度弹性边界结构设计,并给出不同工况下的最优结构设计;最后,基于轴压工况下的非均匀刚度弹性边界最优设计,加工制造非均匀弹性边界结构试件,开展非均匀弹性边界结构原理性实验。实验结果显示,真实弹性边界与结构优化设计的非均匀刚度弹性边界结构的力学响应吻合良好,证明了非均匀刚度弹性边界结构优化设计的可行性。

摘要：基于有限元法研究了典型10 m级直径贮箱箱底焊缝在双面对称补强、内表面补强及外表面补强三种情况下的内压承载性能。数值计算采用二维对称平面模型,考虑了筒段和短壳真实边界条件及焊缝对承载能力的影响,构建的考虑材料塑性的非线性数值分析模型准确地获得了贮箱箱底内外表面经向应力。结果表明:顶盖和瓜瓣焊缝区域是箱底的薄弱位置,使用内压下,双面对称补强的加强区内外表面经向应力差较小,结构均未进入塑性,单面补强的加强区内外表面经向应力差远大于双面对称补强,局部进入塑性,且外表面补强的加强区最大和最小经向应力差相对于内表面补强分别增加了9.7%和27.2%,变形不协调;设计内压下,箱底内外表面均有局部进入塑性,材料塑性对内外表面经向应力差有一定的缓解作用,能够显著缓解内外表面应力差造成的附加弯矩;双面对称补强优于内表面补强,内表面补强优于外表面补强,单面补强易产生附加弯矩,不利于箱底的均匀承载和变形协调。该研究结果指导了大直径贮箱箱底结构的优化设计。

摘要：鉴于火箭贮箱箱内的隧道管在设计过程中不能给出准确的外压承载能力,设计过于保守,不能满足火箭结构轻量化设计要求的难题。对贮箱隧道管进行了设计分析,针对具体型号结构特点,设计了承受外压的波纹形隧道管,制定了隧道管试验方案,并根据试验数据摸索出了波纹形隧道管的工程计算方法以及试验修正系数。通过本项目研究,首次定量地分析了隧道管的外压承载能力,从而实现了隧道管的轻量化设计,为后续相似结构设计提供了设计参考。

摘要：针对中国新一代载人运载火箭第一级并联安装7台新型液氧煤油发动机的推力传递结构轻质化设计关键问题,提出了一种基于贮箱箱底与壳段结构联合传力的新型、高效率推力传递结构方案。结果表明:贮箱箱底与壳段联合传力方案推力传递效率较传统的壳体传力方案提升了30%;通过全尺寸结构样机制造及7台发动机推力载荷静力试验,验证了新型推力传递结构制造与承载的可行性。

摘要：箭体直径大小决定了火箭的规模和能力,随着火箭规模加大,贮箱直径也随之增加,常规的贮箱网格筒段的设计方法是否适应需要进一步的研究分析。为适应大直径贮箱网格筒段承载能力的分析,对目前贮箱上筒段的正置正交网格和三角形网格形式进行研究,分析其承载能力在不同直径和内压的变化规律,给出正置正交网格和三角形网格筒段的工程计算方法。

摘要：重复使用贮箱是重复使用运载器的关键部件,使用寿命长,受力复杂,构型独特,是重复使用运载器研制的难点,为找到一种科学合理的研制方法,本文对重复使用液氧贮箱的设计、制造与试验进行研究。在传统火箭贮箱研制的基础上,进行了创新研究,阐述了设计思想、设计理念和贮箱材料选择,发明了液氧贮箱的前支撑、消能器与箱内附件的连接结构;对箱底的成型工艺和箱体的焊接方法进行研究得出:整体旋压成型工艺优于传统的瓜瓣拼焊工艺,真空电子束焊接可以保证箱体质量和尺寸精度;关于试验的创新包括用试片级前支撑结构选型试验和强度极限试验取代全尺寸真实环境试验,进行箱外消能器测试而不是箱内测试,以及将光纤检测技术纳入传统的箱体静力试验。