[發明專利]一種增強航天飛行器用圓柱殼結構氣動彈性穩定性的方法

有效

• 申請號: 202010071447.3
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111291451B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 宋智廣;魏玖存;李鳳明
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/17;G06F30/20
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 時起磊

1.一種增強航天飛行器用圓柱殼結構氣動彈性穩定性的方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟：

步驟一、設計航天飛行器用圓柱殼結構的基本尺寸和材料屬性：所述基本尺寸包括圓柱殼結構的長度L、圓柱殼結構的半徑R以及圓柱殼結構的厚度h；

步驟二、設計圓柱殼結構的變厚度軸向功能梯度模型：通過改變圓柱殼結構沿軸向的厚度h實現；

所述圓柱殼結構的變厚度軸向功能梯度模型為模型1、模型2或者模型3；

所述模型1以函數形式表示為：

其中，h(x)為圓柱殼結構沿軸向方向x的厚度變化，θ為傾斜角度；

所述模型2以函數形式表示為：

將圓柱殼結構沿著軸向方向x分為0≤x≤x₀、x₀＜x＜L-x₀和L-x₀≤x≤L三段，h(x)為圓柱殼結構沿軸向方向x的厚度變化，θ為傾斜角度，x₀為分段點；

所述模型3以函數形式表示為：

將圓柱殼結構沿著軸向方向x分為0≤x≤x₀和x₀＜x≤L兩段，h(x)為圓柱殼結構沿軸向方向x的厚度變化，θ為傾斜角度，x₀為分段點；

步驟三、設計圓柱殼結構的變彈性模量軸向功能梯度模型：通過改變圓柱殼結構沿軸向的整體彈性模量實現；

所述圓柱殼結構的變彈性模量軸向功能梯度模型為模型4或者模型5；

所述模型4以函數形式表示為：

V₂(x)＝1-V₁(x)

其中，V₁(x)為第一種材料沿圓柱殼結構軸向方向x的體積分數變化，V₂(x)為第二種材料沿圓柱殼結構軸向方向x的體積分數變化，p_x為常數；

所述模型5以函數形式表示為：

V₂(x)＝1-V₁(x)

將圓柱殼結構沿著軸向方向x分為0≤x≤x₀和x₀＜x≤L兩段，V₁(x)為第一種材料沿圓柱殼結構軸向方向x的體積分數變化，V₂(x)為第二種材料沿圓柱殼結構軸向方向x的體積分數變化，p_x為常數；

步驟四、根據變厚度軸向功能梯度模型和變彈性模量軸向功能梯度模型來設計圓柱殼結構，以增強航天飛行器用圓柱殼結構的氣動彈性穩定性。

2.一種增強航天飛行器用圓柱殼結構氣動彈性穩定性的方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟：

步驟1、設計航天飛行器用圓柱殼結構的基本尺寸和材料屬性：所述基本尺寸包括圓柱殼結構的長度L、圓柱殼結構的半徑R以及圓柱殼結構的厚度h；

步驟2、設計圓柱殼結構的變厚度軸向功能梯度模型：通過改變圓柱殼結構沿軸向的厚度h實現；

所述圓柱殼結構的變厚度軸向功能梯度模型為模型1、模型2或者模型3，所述模型1以函數形式表示為：

其中，h(x)為圓柱殼結構沿軸向方向x的厚度變化，θ為傾斜角度；

所述模型2以函數形式表示為：

將圓柱殼結構沿著軸向方向x分為0≤x≤x₀、x₀＜x＜L-x₀和L-x₀≤x≤L三段，h(x)為圓柱殼結構沿軸向方向x的厚度變化，θ為傾斜角度，x₀為分段點；

所述模型3以函數形式表示為：

將圓柱殼結構沿著軸向方向x分為0≤x≤x₀和x₀＜x≤L兩段，h(x)為圓柱殼結構沿軸向方向x的厚度變化，θ為傾斜角度，x₀為分段點；

步驟3、根據變厚度軸向功能梯度模型來設計圓柱殼結構，以增強航天飛行器用圓柱殼結構的氣動彈性穩定性。

3.一種增強航天飛行器用圓柱殼結構氣動彈性穩定性的方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟：

步驟①、設計航天飛行器用圓柱殼結構的基本尺寸和材料屬性：所述基本尺寸包括圓柱殼結構的長度L、圓柱殼結構的半徑R以及圓柱殼結構的厚度h；

步驟②、設計圓柱殼結構的變彈性模量軸向功能梯度模型：通過改變圓柱殼結構沿軸向的整體彈性模量實現；

所述圓柱殼結構的變彈性模量軸向功能梯度模型為模型4或者模型5，所述模型4以函數形式表示為：

V₂(x)＝1-V₁(x)

其中，V₁(x)為第一種材料沿圓柱殼結構軸向方向x的體積分數變化，V₂(x)為第二種材料沿圓柱殼結構軸向方向x的體積分數變化，p_x為常數；

所述模型5以函數形式表示為：

V₂(x)＝1-V₁(x)

將圓柱殼結構沿著軸向方向x分為0≤x≤x₀和x₀＜x≤L兩段，V₁(x)為第一種材料沿圓柱殼結構軸向方向x的體積分數變化，V₂(x)為第二種材料沿圓柱殼結構軸向方向x的體積分數變化，p_x為常數；

步驟③、根據變彈性模量軸向功能梯度模型來設計圓柱殼結構，以增強航天飛行器用圓柱殼結構的氣動彈性穩定性。