北京2022年冬奥会和冬残奥会场内主火炬结构多工况有限元分析

北京2022年冬奥会和冬残奥会场内主火炬是典型的舞美造型结构体,区别于传统火炬,此次主火炬需要实现部分表演功能,而且在表演过程中要完成提升、翻转和旋转等动作。主火炬结构区别于传统结构,有限元分析包括多种设计工况,设计工况根据实际工作状态确定。同时,整体结构造型特殊,呈大面积薄壁状,为典型的风敏感结构,结构设计规范中并没有给出明确的风荷载数值供参考,采用了风洞试验方法获取了不同工作状态下0°~360°各个风向角的风荷载,确立了真实的设计工况。然后通过ANSYS有限元软件建立主火炬结构的有限元模型,计算了结构在各种不同设计工况下的应力与位移,结果显示:各个工况下主火炬应力满足强度要求,位移满足刚度要求。在四场仪式上,主火炬结构完美地完成了表演任务。

北京2022年冬奥会和冬残奥会场内主火炬项目概述

北京2022年冬奥会和冬残奥会场内主火炬项目主要用于开闭幕式4场仪式的表演,整个系统由主体结构、舞美系统、燃烧系统、燃料供应系统、姿态调节执行机构、地面装置和控制系统等组成,以氢气作为燃料,采用“微火+屏显”创意,普及低碳、环保、可持续发展理念。研制过程中解决了氢火焰稳定燃烧、长周期火焰颜色可视的难题,突破了结构的轻质化和大面积薄壁变形控制技术,通过设置地面装置和姿态调节执行机构,确保火炬主体翻转、起升过程的安全流畅,并充分利用航天工程研发管理经验,确保装置的可靠性,有助于促进航天技术应用产业的发展。