力限振動試驗(yàn)中星箭界面動力學(xué)模型的簡化研究的開題報告

力限振動試驗(yàn)中星箭界面動力學(xué)模型的簡化研究的開題報告一、研究背景和意義北京航空航天大學(xué)的力限振動試驗(yàn)是一項機(jī)載設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)，目的是驗(yàn)證航天器設(shè)備在常見環(huán)境載荷下的可靠性和合格性，為航天器的飛行任務(wù)提供可靠的技術(shù)保障。在這種試驗(yàn)中，航天器與火箭的界面動力學(xué)模型是關(guān)鍵因素之一，其精度直接影響到試驗(yàn)的可靠性和可操作性。然而，對于復(fù)雜的航天器火箭結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行力限振動試驗(yàn)時，建立起精確的界面動力學(xué)模型是非常困難的。因此，研究如何簡化航天器與火箭之間的界面動力學(xué)模型，提高試驗(yàn)的可操作性和可靠性，是目前亟待解決的問題。二、研究內(nèi)容和方向本研究將從以下幾個方面著手，對力限振動試驗(yàn)中星箭界面動力學(xué)模型的簡化研究進(jìn)行探討：1.建立航天器與火箭之間的剛體連接模型，分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)動規(guī)律。2.分析火箭氣動荷載對航天器的影響，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。3.根據(jù)航天器和火箭的運(yùn)動規(guī)律，快速計算出它們之間的接觸力。4.對航天器與火箭之間的約束力進(jìn)行分析，探討不同約束力對試驗(yàn)結(jié)果的影響。5.開發(fā)界面動力學(xué)模型的簡化算法，提高試驗(yàn)的可操作性和可靠性。三、研究方法和技術(shù)1.建立剛體連接模型的方法:根據(jù)航天器和火箭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用三維建模軟件建立剛體連接模型，并進(jìn)行剛體運(yùn)動學(xué)分析。2.火箭氣動荷載模型的建立方法:基于流場數(shù)值模擬的結(jié)果，采用CFD軟件建立火箭氣動荷載模型，并進(jìn)行氣動力學(xué)分析。3.快速計算接觸力的方法:根據(jù)剛體連接模型和氣動荷載模型，采用受力分析法計算航天器與火箭之間的接觸力。4.約束力分析的方法:從幾何約束和動力學(xué)約束兩方面對航天器與火箭之間的約束力進(jìn)行分析。5.界面動力學(xué)模型簡化算法的開發(fā)方法:基于上述分析結(jié)果，開發(fā)基于簡化模型的算法，提高試驗(yàn)的可操作性和可靠性。四、預(yù)期成果本研究的預(yù)期成果包括：1.建立航天器與火箭之間的剛體連接模型和火箭氣動荷載模型，得到它們之間的接觸力和約束力分析方法。2.提出基于簡化模型的界面動力學(xué)模型簡化算法，并進(jìn)行驗(yàn)證。3.對力限振動試驗(yàn)中的星箭界面動力學(xué)模型進(jìn)行簡化研究，提高試驗(yàn)的可操作性和可靠性。五、時間安排本研究將分為以下幾個階段：1.研究背景和意義的調(diào)研（1周）。2.建立剛體連接模型和火箭氣動荷載模型（3個月）。3.分析接觸力和約束力（2個月）。4.界面動力學(xué)模型簡化算法的開發(fā)和實(shí)現(xiàn)（4個月）。5.結(jié)果分析和總結(jié)（2周）。六、參考文獻(xiàn)1.AlanEliason,DavidNewbold.ASimplifiedApproachtoInterfaceTestinginRandomVibration[M].2008.2.R.Vaughan,M.G.Jones.Areviewofthemethodologyappliedtothequalificationofpayloadsforlaunchbyvibrationtesting[J].JournalofSoundandVibration,2002,252(5):871-892.3.張國成，黃強(qiáng).基于COMSOL的航天器力限振動試驗(yàn)設(shè)計與分析[J].航天器環(huán)境