蒙皮加筋圓柱殼結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)等效剛度獲取方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種蒙皮加筋圓柱殼結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)等效剛度獲取方法，包括以下步驟：1分別采集蒙皮加筋圓柱殼結(jié)構(gòu)的蒙皮扭轉(zhuǎn)彈性模量、桁條扭轉(zhuǎn)彈性模量，蒙皮殼直徑，蒙皮厚度；所采集的桁條共有m類桁條，進而采集每類桁條的個數(shù)、截面積及極慣性矩；2獲取所有桁條針對自身軸的桁條極慣性矩總和；3獲取蒙皮的極慣性矩；4獲取蒙皮加筋圓柱殼結(jié)構(gòu)總的扭轉(zhuǎn)等效剛度。本發(fā)明從根本上解決了困擾火箭扭轉(zhuǎn)剛度計算偏大的難題，得到了更準確的扭轉(zhuǎn)剛度結(jié)果。
【專利說明】蒙皮加筋圓柱殼結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)等效剛度獲取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種扭轉(zhuǎn)等效剛度獲取方法，主要涉及到運載火箭和液體導(dǎo)彈典型蒙皮加筋圓柱殼結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)等效剛度的獲取方法。
【背景技術(shù)】
[0002]蒙皮加筋圓柱殼結(jié)構(gòu)由蒙皮、桁條、環(huán)框組成，具有高強度、剛度、輕質(zhì)化特性，在火箭結(jié)構(gòu)中廣泛的應(yīng)用。其中蒙皮可以承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、拉壓載荷，而桁條做為縱向構(gòu)件，其橫截面尺寸相對長度很小，只承受沿其自身軸向的載荷，承受扭轉(zhuǎn)和自身橫向彎曲很低，可以忽略。
[0003]基于蒙皮加筋圓柱殼結(jié)構(gòu)動力學建模方法研究，特別是扭轉(zhuǎn)剛度等效方法研究， 建立合理的蒙皮加筋圓柱殼結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)動力學模型，獲得火箭準確的低階扭轉(zhuǎn)特性，對于火箭研制十分關(guān)鍵。
[0004]針對蒙皮加筋圓柱殼結(jié)構(gòu)，目前動力學建模方法有三種:
[0005]模型1:等效厚度模型
[0006]該等效計算模型是一個具有均勻截面厚度的光殼，可以直接利用等效厚度計算扭轉(zhuǎn)剛度。在計算扭轉(zhuǎn)剛度時，可以把該殼等效為梁。
[0007]模型2:變厚度模型
[0008]在這種模型中，把附有縱向桁條的蒙皮部分加厚。這種方法相當于桁條和殼為面連接，由于桁條被認為是相同的并且沿著周向均勻分布，因此該變厚度殼扭轉(zhuǎn)時的截面仍然可以看成是平面，沒有翹曲。
[0009]模型3:殼-梁模型
[0010]在這種模型中，用殼單元來模擬蒙皮，用梁單元模擬桁條，和實際結(jié)構(gòu)比較接近。
[0011]第一種模型建模簡單，計算量較小，但目前的計算方法得到的結(jié)果較實際值偏大； 第二種模型建模復(fù)雜，計算量較大，但計算結(jié)果較真實值同樣偏大；第三種模型和實際結(jié)構(gòu)比較接近，但建模較復(fù)雜，計算量較大，得到的結(jié)果與真實值更加接近。
[0012]因此，亟待提供一種能夠精確、快速地得到蒙皮加筋圓柱殼結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)剛度的計算方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的要解決的技術(shù)問題是提供一種針對火箭中常用的蒙皮加筋圓柱殼結(jié)構(gòu)， 能夠準確反映其扭轉(zhuǎn)剛度的等效剛度獲取方法。
[0014]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為，一種蒙皮加筋圓柱殼結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)等效剛度獲取方法，包括以下步驟:
[0015]步驟一、分別采集蒙皮加筋圓柱殼結(jié)構(gòu)的蒙皮扭轉(zhuǎn)彈性模量Gs、桁條扭轉(zhuǎn)彈性模量Gb，蒙皮殼直徑D，蒙皮厚度5 ;所采集的桁條共有m類桁條，進而采集第i類桁條的個數(shù)隊、截面積Abi及極慣性矩Jbi，其中i = 1,2，…，m;[0016]步驟二、根據(jù)采集得到的第i類桁條的個數(shù)Ni和極慣性矩Jbi，將單個桁條相對自身軸的極慣性矩進行疊加，獲取所有桁條針對自身軸的桁條極慣性矩總和Jb ;
【權(quán)利要求】
1.一種蒙皮加筋圓柱殼結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)等效剛度獲取方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟一、分別采集蒙皮加筋圓柱殼結(jié)構(gòu)的蒙皮扭轉(zhuǎn)彈性模量Gs、桁條扭轉(zhuǎn)彈性模量Gb， 蒙皮殼直徑D，蒙皮厚度5 ;所采集的桁條共有m類桁條，進而采集第i類桁條的個數(shù)N1、極慣性矩Jbi，其中i = 1，2，…，m;步驟二、根據(jù)采集得到的第i類桁條的個數(shù)Ni和極慣性矩Jbi，將單個桁條相對自身軸的極慣性矩進行疊加，獲取所有桁條針對自身軸的桁條極慣性矩總和Jb ; 步驟三、根據(jù)采集得到的蒙皮殼直徑D，蒙皮厚度S，獲取蒙皮的極慣性矩Js ； 步驟四、根據(jù)步驟二和步驟三獲得的桁條極慣性矩總和Jb以及蒙皮的極慣性矩Js，獲取蒙皮加筋圓柱殼結(jié)構(gòu)總的扭轉(zhuǎn)等效剛度Kn ；Kn-G 5 J 8 +Gj3Jb。
【文檔編號】G01M99/00GK103454101SQ201210181252
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月4日
【發(fā)明者】潘忠文, 廉永正, 曾耀祥, 董鍇, 王旭, 楊樹濤, 徐慶紅, 王明宇 申請人:北京宇航系統(tǒng)工程研究所, 中國運載火箭技術(shù)研究院