[發(fā)明專利]一種增強(qiáng)航天飛行器用圓柱殼結(jié)構(gòu)氣動彈性穩(wěn)定性的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010071447.3
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111291451B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋智廣;魏玖存;李鳳明
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 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(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 時(shí)起磊

1.一種增強(qiáng)航天飛行器用圓柱殼結(jié)構(gòu)氣動彈性穩(wěn)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(shè)計(jì)航天飛行器用圓柱殼結(jié)構(gòu)的基本尺寸和材料屬性：所述基本尺寸包括圓柱殼結(jié)構(gòu)的長度L、圓柱殼結(jié)構(gòu)的半徑R以及圓柱殼結(jié)構(gòu)的厚度h；

步驟二、設(shè)計(jì)圓柱殼結(jié)構(gòu)的變厚度軸向功能梯度模型：通過改變圓柱殼結(jié)構(gòu)沿軸向的厚度h實(shí)現(xiàn)；

所述圓柱殼結(jié)構(gòu)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(shù)形式表示為：

其中，h(x)為圓柱殼結(jié)構(gòu)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(shù)形式表示為：

將圓柱殼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)沿軸向方向x的厚度變化，θ為傾斜角度，x₀為分段點(diǎn)；

所述模型3以函數(shù)形式表示為：

將圓柱殼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)沿軸向方向x的厚度變化，θ為傾斜角度，x₀為分段點(diǎn)；

步驟三、設(shè)計(jì)圓柱殼結(jié)構(gòu)的變彈性模量軸向功能梯度模型：通過改變圓柱殼結(jié)構(gòu)沿軸向的整體彈性模量實(shí)現(xiàn)；

所述圓柱殼結(jié)構(gòu)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(shù)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(jié)構(gòu)軸向方向x的體積分?jǐn)?shù)變化，V₂(x)為第二種材料沿圓柱殼結(jié)構(gòu)軸向方向x的體積分?jǐn)?shù)變化，p_x為常數(shù)；

所述模型5以函數(shù)形式表示為：

V₂(x)＝1-V₁(x)

將圓柱殼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)軸向方向x的體積分?jǐn)?shù)變化，V₂(x)為第二種材料沿圓柱殼結(jié)構(gòu)軸向方向x的體積分?jǐn)?shù)變化，p_x為常數(shù)；

步驟四、根據(jù)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(shè)計(jì)圓柱殼結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)航天飛行器用圓柱殼結(jié)構(gòu)的氣動彈性穩(wěn)定性。

2.一種增強(qiáng)航天飛行器用圓柱殼結(jié)構(gòu)氣動彈性穩(wěn)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(shè)計(jì)航天飛行器用圓柱殼結(jié)構(gòu)的基本尺寸和材料屬性：所述基本尺寸包括圓柱殼結(jié)構(gòu)的長度L、圓柱殼結(jié)構(gòu)的半徑R以及圓柱殼結(jié)構(gòu)的厚度h；

步驟2、設(shè)計(jì)圓柱殼結(jié)構(gòu)的變厚度軸向功能梯度模型：通過改變圓柱殼結(jié)構(gòu)沿軸向的厚度h實(shí)現(xiàn)；

所述圓柱殼結(jié)構(gòu)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(shù)形式表示為：

其中，h(x)為圓柱殼結(jié)構(gòu)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(shù)形式表示為：

將圓柱殼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)沿軸向方向x的厚度變化，θ為傾斜角度，x₀為分段點(diǎn)；

所述模型3以函數(shù)形式表示為：

將圓柱殼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)沿軸向方向x的厚度變化，θ為傾斜角度，x₀為分段點(diǎn)；

步驟3、根據(jù)變厚度軸向功能梯度模型來設(shè)計(jì)圓柱殼結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)航天飛行器用圓柱殼結(jié)構(gòu)的氣動彈性穩(wěn)定性。

3.一種增強(qiáng)航天飛行器用圓柱殼結(jié)構(gòu)氣動彈性穩(wěn)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(shè)計(jì)航天飛行器用圓柱殼結(jié)構(gòu)的基本尺寸和材料屬性：所述基本尺寸包括圓柱殼結(jié)構(gòu)的長度L、圓柱殼結(jié)構(gòu)的半徑R以及圓柱殼結(jié)構(gòu)的厚度h；

步驟②、設(shè)計(jì)圓柱殼結(jié)構(gòu)的變彈性模量軸向功能梯度模型：通過改變圓柱殼結(jié)構(gòu)沿軸向的整體彈性模量實(shí)現(xiàn)；

所述圓柱殼結(jié)構(gòu)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(shù)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(jié)構(gòu)軸向方向x的體積分?jǐn)?shù)變化，V₂(x)為第二種材料沿圓柱殼結(jié)構(gòu)軸向方向x的體積分?jǐn)?shù)變化，p_x為常數(shù)；

所述模型5以函數(shù)形式表示為：

V₂(x)＝1-V₁(x)

將圓柱殼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)軸向方向x的體積分?jǐn)?shù)變化，V₂(x)為第二種材料沿圓柱殼結(jié)構(gòu)軸向方向x的體積分?jǐn)?shù)變化，p_x為常數(shù)；

步驟③、根據(jù)變彈性模量軸向功能梯度模型來設(shè)計(jì)圓柱殼結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)航天飛行器用圓柱殼結(jié)構(gòu)的氣動彈性穩(wěn)定性。