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空间折展结构热响应研究现状与展望
1
作者 金路 曹全宇 +1 位作者 田大可 张飞扬 《机械设计》 CSCD 北大核心 2024年第5期97-107,共11页
中国航天正面向世界科技前沿和国家重大战略需求飞速前进,航天事业已成为我国整体发展战略的重要组成部分。近年来,随着航天核心技术的逐渐提升和突破,高精度、大尺度和轻量化的新型空间折展结构逐渐得到广泛应用,然而,其柔性大、刚度小... 中国航天正面向世界科技前沿和国家重大战略需求飞速前进,航天事业已成为我国整体发展战略的重要组成部分。近年来,随着航天核心技术的逐渐提升和突破,高精度、大尺度和轻量化的新型空间折展结构逐渐得到广泛应用,然而,其柔性大、刚度小,尤其是受空间极端环境显著影响等问题也备受关注。例如,空间折展结构中的典型应用——空间可展开天线,该新型结构作为航天和国防领域传递与获取信息的核心装备,在轨服役期间受空间热交变环境影响,其形面精度和网面稳定性问题凸显,甚至干扰航天器及其附件在轨工作姿态,从而导致航天器失效。为满足应用需求,文中归纳总结了伸展臂、太阳翼及可展开天线等空间折展结构的热致变形和热致振动等热响应研究进展。基于研究现状,从热-结构耦合情况、非线性因素、新型结构组合、结构连接及热控措施优化等方面展望空间折展结构热响应研究发展趋势,为我国空间折展结构的优化设计和防护方案提供理论依据及应用参考。 展开更多
关键词 空间折展结构 结构热响应 热致变形 热致振动 太阳翼 可展开天线
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再入攻角对弹头锥身气动热环境及结构热响应影响研究 被引量：3
2
作者 单继祥 陈强洪 赵平 《装备环境工程》 CAS 2021年第3期63-69,共7页
目的分析再入弹头锥身气动热环境及结构热响应,研究再入攻角振荡对其影响规律。方法建立基于工程法的气动热/结构热响应耦合计算方法,并采用该方法开展锥身典型位置气动热环境及结构热性计算分析。结果随着再入攻角的振荡衰减,各典型子... 目的分析再入弹头锥身气动热环境及结构热响应,研究再入攻角振荡对其影响规律。方法建立基于工程法的气动热/结构热响应耦合计算方法,并采用该方法开展锥身典型位置气动热环境及结构热性计算分析。结果随着再入攻角的振荡衰减,各典型子午面冷壁热流密度曲线围绕90°子午面热流密度曲线振荡,其振幅呈现先振荡增大、后振荡衰减的变化规律。与90°子午面相比,各子午面总加热量均有所增大。再入攻角振荡引起的金属层外壁面温度最大振荡幅值为3K,但对最终时刻结构温度影响较小。结论计算弹道条件下,再入飞行攻角振荡对气动热环境及结构热响应影响较小,可通过增加余量的方式给予考虑。 展开更多
关键词 再入攻角 攻角振荡 气动热 结构热响应
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条带式太阳帆航天器的热致结构动力学响应 被引量：6
3
作者 张军徽 方瑞颖 +2 位作者 武娜 佟安 刘应华 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1295-1304,共10页
本文研究条带式太阳帆在近地轨道运行进出地球阴影时的热致结构动力学响应,建立了在太阳热辐射和光压共同作用下的太阳帆结构动力学方程,采用分布传递函数法,给出了条带式太阳帆热致结构稳态振动幅频响应的计算方法。算例结果表明:热辐... 本文研究条带式太阳帆在近地轨道运行进出地球阴影时的热致结构动力学响应,建立了在太阳热辐射和光压共同作用下的太阳帆结构动力学方程,采用分布传递函数法,给出了条带式太阳帆热致结构稳态振动幅频响应的计算方法。算例结果表明:热辐射冲击是引起近地轨道太阳帆结构动力学响应的主要原因,光压引起的结构响应可忽略不计;增加桅杆壁厚不能有效抑制太阳帆的热致结构动态响应;增大阻尼,减小结构的热膨胀系数能够明显减小太阳帆热致结构响应的振幅;热致结构动态响应是设计大尺寸近地轨道太阳帆必须解决的问题。本文提出的方法可为太阳帆结构设计、姿态和轨道控制提供有力的分析工具。 展开更多
关键词 太阳帆 热致结构响应 近地轨道 幅频响应 分布传递函数法
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考虑弹头滚转姿态变化影响的防热层厚度优化
4
作者 单继祥 赵平 +1 位作者 何衍儒 杨鑫 《弹道学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期10-17,共8页
基于气动热/结构温度响应耦合计算方法,研究了弹头固定攻角再入条件下锥身典型子午面结构温度响应特性,以及滚转姿态变化时刻对各子午面结构温度响应的影响,建立了考虑弹头滚转姿态变化影响的防热层厚度优化方法,并基于该方法开展了弹... 基于气动热/结构温度响应耦合计算方法,研究了弹头固定攻角再入条件下锥身典型子午面结构温度响应特性,以及滚转姿态变化时刻对各子午面结构温度响应的影响,建立了考虑弹头滚转姿态变化影响的防热层厚度优化方法,并基于该方法开展了弹头防热层厚度优化。最后,研究了滚转姿态变化次数对优化效果的影响。结果表明:在再入弹道前段进行滚转姿态变化可使外壁面气动加热量更为合理,有效降低弹体锥身壳体内壁面温升。当迎、背风面壳体内壁面最大温升约束为25 K时,与无滚转姿态变化状态下相比,滚转姿态变化设计可使防热层厚度减小0.725 mm,减小幅度为5.4%。通过与滚转姿态变化时刻的联合设计可有效降低锥身防热层厚度。与单次滚转姿态变化时相比,两次滚转姿态变化时防热层厚度减小量仅增大1.9%,增加滚转姿态变化次数对优化效果影响较小。 展开更多
关键词 气动热 再入攻角 滚转姿态变化 结构热响应 厚度优化
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顶部开口船舱火灾下结构热力耦合方法研究 被引量：2
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作者 汪金辉 张宪达 陈科烨 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2021年第3期74-85,111,共13页
[目的]船舶舱室钢结构在火灾环境下的性能分析是结构防火设计的理论基础,与传统的标准升温法相比,基于真实火灾温度场的研究更能准确分析船舱结构的力学响应行为。为此,以船舶开口机舱结构为研究对象,开发基于FDS和ANSYS的火-热-结构耦... [目的]船舶舱室钢结构在火灾环境下的性能分析是结构防火设计的理论基础,与传统的标准升温法相比,基于真实火灾温度场的研究更能准确分析船舱结构的力学响应行为。为此,以船舶开口机舱结构为研究对象,开发基于FDS和ANSYS的火-热-结构耦合数值模拟方法。[方法]首先,采用FDS模拟得到火灾壁面温度场数据,以此温度场为边界条件,传输到结构有限元分析软件ANSYS中进行机舱结构的瞬态热分析温度场计算;然后,对机舱模型进行热-结构行为耦合计算,实现机舱结构在火灾场景下的力学响应分析,并应用该方法开展机舱受火案例研究。[结果]结果表明,结构应力分布不均匀,最大应力集中在机舱外的边缘处,达到19 MPa,受火后结构未到极限状态。[结论]与传统的标准升温曲线法相比,所提方法能考虑结构非均匀升温、真实火灾升温这两个重要方面。机舱应重点关注非均匀升温造成的结构内力变化。 展开更多
关键词 机舱火灾 数值模拟 FDS-ANSYS耦合 结构热响应
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局部火灾下海洋平台房间的温度场与结构响应 被引量：2
6
作者 仝飞 项郁南 +1 位作者 沈寒 刘毅 《城市建筑》 2021年第26期130-132,共3页
海洋平台作为集生产、生活、国防于一体的多功能海上设施,在外部作用下极易引发局部火灾、爆炸,进而造成严重的人员、财产损失。为研究非均匀温度场和波浪荷载耦合作用下海洋平台房间的结构热响应,本文基于FDS和ABAQUS,以某特定房间为例... 海洋平台作为集生产、生活、国防于一体的多功能海上设施,在外部作用下极易引发局部火灾、爆炸,进而造成严重的人员、财产损失。为研究非均匀温度场和波浪荷载耦合作用下海洋平台房间的结构热响应,本文基于FDS和ABAQUS,以某特定房间为例,研究其燃烧因素对房间温度场的影响。利用自建的火灾-热-结构耦合数据,研究房间火灾下的应力演变规律。结果显示:房间尺寸大的房间火源燃烧更为充分且高温区域更大;火源的热释放速率与火灾稳定后房间内的平均温度成正相关。此外,外部波浪载荷对火灾下房间应变的影响主要由其幅值和圆频率决定。 展开更多
关键词 局部火灾 海洋平台房间 影响因素 热力耦合 结构热响应
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一种基于MTS FlexTest 200型控制器的热试验控制方法 被引量：6
7
作者 苏力德 贾二院 杨志斌 《工程与试验》 2018年第1期16-19,70,共5页
全方程热流控制方法将结构热试验与理论计算相结合,可考虑到气动加热与结构热响应的实时耦合效应,能够按照飞行器飞行过程中表面热流和温度的瞬态连续变化对模拟气动加热过程实施快速准确的动态控制。采用该方法对某热试验进行控制,将... 全方程热流控制方法将结构热试验与理论计算相结合,可考虑到气动加热与结构热响应的实时耦合效应,能够按照飞行器飞行过程中表面热流和温度的瞬态连续变化对模拟气动加热过程实施快速准确的动态控制。采用该方法对某热试验进行控制,将试验结果与温度场分析软件计算结果进行对比,结果符合良好,验证了全方程热流控制方法的准确性。采用该方法可以提高结构热试验模拟精度。 展开更多
关键词 全方程 气动加热 结构热响应 热流密度
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火灾环境下钢结构响应行为的FDS-ABAQUS热力耦合方法研究 被引量：14
8
作者 段进涛 史旦达 +2 位作者 汪金辉 焦宇 何佩珊 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期197-206,共10页
火灾环境下钢结构热力耦合分析普遍采用ISO834标准升温曲线(或火灾升温经验公式)描述结构的升温过程,然而这种方法并不能准确描述真实火灾环境下结构的升温过程。为了分析钢结构在真实火灾温度场下的热响应行为,该文以整体结构作为研究... 火灾环境下钢结构热力耦合分析普遍采用ISO834标准升温曲线(或火灾升温经验公式)描述结构的升温过程,然而这种方法并不能准确描述真实火灾环境下结构的升温过程。为了分析钢结构在真实火灾温度场下的热响应行为,该文以整体结构作为研究对象,提出了基于FDS和ABAQUS的火-热-结构耦合分析方法。该方法通过创建FDS-ABAQUS耦合接口,将FDS模拟得到的火灾动态温度场数据传输到有限元软件ABAQUS中,使用ABAQUS对整体结构进行热力耦合计算,得到整体结构在特定火灾场景下的力学响应特性。案例分析表明,该文创建的耦合方法可将FDS模拟得到的温度场数据传输到ABAQUS模型,分析结果显示传输温度场数据最大误差为2.18%;模拟整体结构热响应行为时考虑不均匀热膨胀引起的内力,模拟结果更接近真实火灾场景下的力学响应。 展开更多
关键词 钢结构 火灾 结构热响应 热力耦合方法 FDS ABAQUS
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基于MTS系统的全方程热流密度控制方法
9
作者 苏力德 张佳斌 +1 位作者 贾二院 郑瑶 《结构强度研究》 2017年第1期25-30,共6页
在结构热试验中为了更准确地模拟高速飞行器的受热情况，需要采用全方程热流密度控制方法。该控制方法将地面结构热试验与理论计算相结合，可考虑到气动加热与结构热响应的实时耦合效应，能够按照高速飞行器飞行过程中表面热流和温度的... 在结构热试验中为了更准确地模拟高速飞行器的受热情况，需要采用全方程热流密度控制方法。该控制方法将地面结构热试验与理论计算相结合，可考虑到气动加热与结构热响应的实时耦合效应，能够按照高速飞行器飞行过程中表面热流和温度的瞬态连续变化对模拟气动加热过程实施快速、准确的动态控制。采用该方法对某热试验进行控制，将试验结果与温度场分析软件计算结果进行对比，结果符合良好，验证了全方程热流密度控制方法的准确性，提高了结构热试验模拟精度。 展开更多
关键词 气动加热 热流密度 结构热响应
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