考虑分离特性的包带式星箭连接结构优化设计

针对高鲁棒性包带式星箭连接结构(CBJ)优化设计问题,提出一种兼顾结构的连接承载性能与分离冲击响应的包带式星箭连接结构轻量化设计方法。优化设计基于包带结构三维非线性有限元参数化模型,以连接框与夹块径向截面尺寸参数为设计变量,以结构静力学承载性能与动力学分离冲击为约束,以轻量化为目标。针对优化中设计空间高维度、非规则导致的算法收敛困难问题,提出了基于近似模型与序列采样策略的约束序列近似优化(CSAO)算法。结果表明:算法可实现在复杂设计域内迅速收敛至最优解,相较于初始设计,优化结构的质量降低了5.62%,同时,结构连接刚度提升了19.27%,卫星下裙解锁冲击降低了18.52%,在满足性能约束的条件下减重效果明显,验证了提出方法的有效性。设计的优化构型兼顾了连接与分离特性,具有一定的工程应用价值。

包带式星箭锁紧装置预紧力加载一致性试验研究

包带式星箭锁紧装置作为典型的星箭对接分离机构在航天领域应用广泛,某型包带式星箭锁紧装置要求两包带施加预紧力后的伸长量相差应不大于2 mm,预紧力相差不大于0.5 kN。通过工艺试验对专用加力设备在空载状态及带载状态加力一致性进行研究,通过调节液压泵打压速度和流量分配器开度,控制施加预紧力后的两包带伸长量相差在0.5 mm以内,摸清了包带预紧力加载一致性的工艺控制要素及参数。

包带约束下的星箭连接环组合力学分析

为推动星箭连接环产品的标准化、型谱化,必须精准分析连接环在卫星发射阶段的应力与变形并评估其承载能力。将星箭连接环上的力学作用分解为线性的发射过载与非线性的包带接触,采用ABAQUS软件建立接触与过载的组合分析模型,时序上的分步分析使得非线性求解能够收敛。分析结果表明:包带约束对连接环的应力、变形影响明显,该型星箭连接环最大可承载质量3 500 kg、质心高度2 m的卫星。

包带连接特性及星-箭-包带连接结构耦合动力学的研究进展

包带连接结构是目前航天领域应用最广泛的星箭连接和分离机构.包带连接结构通过组件间的接触、摩擦传递载荷,在预紧力作用下实现星箭连接.各组件间的接触、摩擦力学行为随外载荷的变化而改变,从而导致包带连接刚度具有明显的非线性特征,影响火箭的运载能力以及星箭系统的动力学特性.本文对包带连接结构的局部连接特性及其对星箭整体系统动力学特性的影响进行了综述.首先介绍了国内外针对包带连接特性开展的研究工作,重点评述了有关包带连接结构的承载能力和连接刚度等问题的研究进展;随后,围绕包带连接结构在星箭系统模型中的表征及其对星箭系统动特性的影响等问题,对星–箭–包带耦合动力学进行了论述;最后,指出了这一领域需要进一步研究的若干问题.

包带式星箭连接结构轴向刚度研究

包带锁紧装置广泛用于卫星和运载火箭之间的连接。在发射过程中,它起到连接星箭和传递载荷的作用,合理地确定包带连接结构的强度和刚度对卫星的成功发射至关重要。给出包带连接结构轴向刚度与包带结构参数、预紧力以及轴向拉力之间的关系,提高包带连接结构刚度预测的精确性。首先对包带连接结构各组件的受力情况进行分析;根据各组件受力特点,应用弹性力学理论推导了一定轴向拉力范围内包带连接结构的变形及刚度的解析表达式;最后,针对某型包带锁紧装置与有限元仿真结果进行对比,验证了分析方法和解析表达式的正确性。

基于LS-DYNA的包带式星箭连接装置分离过程和冲击响应分析

采用显式非线性动力学分析方法来研究包带式星箭连接装置的分离过程和冲击响应,给出了有限元建模和预紧力施加方法,采用LS-DYNA软件计算得到某包带式星箭连接装置的包带动态包络和冲击响应;分析了对接框刚度、抗剪凸台、分离弹簧和拉伸弹簧刚度系数等参数对分离冲击的影响,并采用单自由度"弹簧-质量"系统模拟缓释过程,讨论了缓释过程对分离冲击的影响。结果表明:①采用显式非线性动力学分析方法能够同时解决星箭分离过程仿真和冲击响应分析问题;②增加对接框刚度,合理设计抗剪凸台高度,适当减小分离弹簧推力和拉伸弹簧拉力均可降低分离冲击响应;③延长解锁装置释放时间能够同时降低最大冲击响应峰值及其对应频率。

非火工包带式星箭分离技术研究进展

对目前国际上几种较为典型的非火工包带式星箭分离装置的研究状况进行了综述,按照包带连接位置和解锁方式的不同对其进行了分类。主要针对熔断式、形状记忆合金式、电子触发式、热电螺母触发式和电机驱动式包带分离装置的工作原理、主要性能特点和应用背景等进行了简要的分析,指出其潜在的问题与优势。介绍了国内学者对非火工包带分离装置的研究现状,对未来高性能非火工包带式分离装置应用新材料、新型电子装置及直流电机的发展趋势做出了预测与展望,为设计新型装置提供思路。

星箭分离面径向冲击预示的简化圆环分析方法

星箭分离冲击是航天器所经历的较为严酷的力学环境之一。为了预示星箭分离面的径向冲击响应,基于星箭对接框承受轴对称径向载荷的假设,提出一种简化的轴对称圆环振动模型,采用有限元法数值验证简化模型的有效性。采用星箭对接框的简化圆环方法,分析包带预紧力、对接框主要结构参数与冲击响应的关系,以及包带和卡块质量对冲击的影响。分析结果表明,分离面径向冲击随着包带预紧力增加而增大;考虑包带和卡块质量的影响,延迟对接框应变能释放时间。在保证星箭可靠连接和分离的前提下,减小包带预紧力、延长对接框应变能释放时间,是降低分离面径向冲击的有效手段。

基于参数化建模的包带式星箭连接结构优化设计

采用MSC.Patran参数化建模和遗传算法进行包带式星箭连接结构优化设计。首先给出了包带连接结构二维轴对称模型优化设计过程中涉及的V形卡块刚度等效、包带预紧力模拟和载荷施加方法,以及强度和刚度约束条件、优化目标等内容;然后以某直径为3m的包带连接结构为例进行了优化设计,并分析了对接框内延伸段长度和端头高度对应力及变形的影响;最后建立三维有限元模型进行静力分析。结果表明(1)该方法适用于包带连接结构的优化设计;(2)增加对接框内延伸段长度和端头高度能够提高整体连接刚度;(3)三维有限元模型与轴对称模型计算结果一致,验证了轴对称模型分析方法的正确性,以及V形卡块等效和预紧力模拟方法的有效性。

星箭包带式连接结构动力学研究进展

介绍包带连接结构动力学及相关问题的国内外发展概况,对包带连接结构的承载能力、分离冲击、包带动态包络、环境适应性、分离速度与分离姿态等典型工程问题进行了分析评述,指出了包带连接结构动力学的研究方向和研究内容。

径向肋可展开天线动力学特性试验研究

研究包带预紧力和限位间隙对天线收拢发射状态动力学特性的影响。设计并加工径向肋可展开天线的简化模型并进行振动试验,试验控制的变量为包带预紧力和限位间隙的大小,考察结构的基频和响应与自变量的关系。试验证明,包带预紧力在正常范围内对天线的基频没有影响,增加预紧力可以小幅度降低结构响应。肋条与限位盘的间隙大小与肋条的一阶固有频率和响应大小无关,且随着振动量级增加,肋条的共振峰后移。

刚性包带式星箭连接装置解锁分离过程动力学分析

刚性包带式星箭连接装置能够为重型运载火箭提供更高的星箭连接承载能力,但对其分离释放过程的动力学研究尚未深入。该研究建立刚性包带式星箭连接装置非线性动力学分析模型,采用显式动力学仿真法分析了包带接头分离速度、分离冲击响应和捕获运动规律,研究解锁时间和预紧力等因素对分离与捕获过程的影响规律。结果表明:延长解锁时间和减小预紧力会导致包带接头分离速度降低,卫星冲击载荷减小,与捕获器接触时长增加,与脱离端框时间延后,甚至可以改变包带分离运动规律,引起卫星倾斜分离,在工程应用中应综合考虑。

星箭包带锁紧装置分离过程动态包络的动力学仿真

包带锁紧装置是世界上各主要运载火箭大都采用的星箭连接和分离机构。随着卫星种类、结构形式的不断变化 ,卫星对包带装置提出了更高的要求。因此 ,对包带分离过程中动态包络的研究也显得日益重要。介绍了用ADAMS软件对包带装置分离过程动态包络进行动力学仿真的研究情况 ,包括建模的方法 ,模型的ADAMS描述 。

刚性包带式星箭连接装置非线性静力学分析与结构优化

刚性包带式连接装置是适应运载火箭重型化发展趋势而提出的新型星箭连接方式。建立预紧状态下的刚性包带及端框结构非线性静力学模型,分析其在轴向承载时的结构强度和连接刚度特性,并结合轴对称等效和参数化建模技术,通过优化截面形状参数提升对整体连接性能。结果表明:包带与端框之间“线-面”接触位置的结构应力较为集中;增加包带结构轴向尺寸、减小包带V形槽角度和加深包带与端框咬合配合深度能够有效提升刚性包带连接刚度;通过截面形状优化,可在结构强度和质量限制条件下,使刚性包带连接性能提升70%以上.

自制肝门阻断带在腹腔镜肝切除术中的应用体会

目的:总结自制肝门阻断带在腹腔镜肝脏手术中行肝门阻断的临床效果。方法:将60例肝切除术患者随机分为两组,A组(n=30)于腹腔镜下使用自制肝门阻断带阻断肝门后行肝部分切除术,B组(n=30)开腹肝门阻断后行肝切除术。对比两组术中出血量、手术时间、术后住院时间等。结果:两组手术均获成功,术后患者均康复出院。两组患者术中出血量、手术时间及肝门阻断时间差异无统计学意义(P>0.05);术后住院时间差异有统计学意义(P<0.05)。结论:腹腔镜肝切除术应根据病变位置、肿瘤大小、手术类型、肝硬化程度等因素综合考虑,术中应用自制肝门阻断带阻断入肝血流简单、实用、安全、有效,值得推广。

超临界萃取釜卡箍式快开结构的CAD软件开发

超临界流体萃取过程特点决定了萃取釜需采用快开结构。卡箍式快开结构是一种开启方便、适用压力范围广、承压能力强的快速开关盖装置。以超临界萃取釜为产品对象,开发了萃取釜卡箍式快开结构CAD软件。软件以VB6.0为开发平台,辅以数据库技术,通过ActiveX Autom ation技术生成相应的强度计算书,并在AutoCAD环境下参数化绘制其工程图样。

超临界萃取釜新型快开密封结构及其自动化设计方法

超临界流体萃取是一种新型分离技术,超临界萃取釜具有耐压、快开的特点.分析了常用高压萃取釜快开结构的优缺点,提出了一种改进的新型萃取釜连接结构,并开发了快开密封结构的强度计算与CAD图纸的自动化设计软件.软件以VB6.0为开发平台,辅以数据库技术,通过ActiveX Autom ation技术生成快开密封结构的强度计算书,并在AutoCAD环境下实现了施工图样的参数化和自动化设计.采用该方法设计的快开结构的密封性能良好,设计效率较高.

记忆合金髌骨爪与张力带钢丝治疗髌骨骨折的临床疗效对比

目的探讨记忆合金髌骨爪与张力带钢丝在治疗髌骨骨折中的疗效差异。方法 98例髌骨骨折患者,其中采用记忆合金髌骨爪内固定治疗48例(记忆合金髌骨爪组),采用张力带钢丝治疗50例(张力带钢丝组)。所有病例随访3～14个月,平均9个月。比较两组的手术时间、膝关节功能恢复的优良率及相关并发症的情况。结果术后膝关节功能恢复情况比较,记忆合金髌骨爪组优良率97.9%,张力带钢丝组优良率86%,差异有统计学意义(P<0.05);两组手术时间比较,差异有统计学意义(P<0.05);术后并发症中内固定滑脱松动、内固定物皮肤刺激两项记忆合金髌骨爪组明显少于张力带钢丝组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论记忆合金髌骨爪治疗髌骨骨折疗效优于改良张力带钢丝,是一种优良的内固定方法。

基于小波包-神经网络方法的支撑座连接螺栓松动损伤诊断的实验研究

在某导弹支撑座模型宽带随机振动实验的基础上,针对其连接螺栓松动所产生的支撑座结构响应的非平稳特性,采用小波包分析的方法得到缩减的信号特征;然后利用BP神经网络的模式分类功能,进行了螺栓松动程度的损伤识别研究。实验结果表明,小波包结合神经网络的方法可以有效地识别该支撑座连接螺栓的松动程度。

导弹支撑座连接螺栓松动故障诊断的实验研究

针对某导弹支撑座在环境激励下易引发连接螺栓松动这一具体问题,在支撑座模型结构的宽带随机振动实验的基础上,探讨了实验中的问题,根据支撑座连接螺栓在不同预紧力情况下的结构稳态响应信号,分析了信号功率谱特征的差异,提出了相应的谱矩松动故障特征的提取方法。分析结果表明,谱矩因子的降低作为该结构连接螺栓松动的诊断特征是可行的。