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《西北工业大学》 2006年
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温度和内压作用下装药结构完整性分析

韦世锋  
【摘要】:本文对固体火箭发动机装药结构在温度和内压作用下的完整性分析的研究内容和具体实现过程进行了系统的论述,还进行了几种典型装药结构的参数化分析的工作,该参数化分析应用了具有面向对象特性的C++Builder开发工具和ANSYS的二次开发语言APDL。由于推进剂药柱是粘弹性材料,本文对推进剂的力学松弛特性、线粘弹性力学模型、线粘弹性叠加理论、时—温等效原理、压强的影响、推进剂极限特性都做了充分论述。药柱结构完整性分析的经验公式法是历史上广泛应用的方法,并且还应用于现阶段的初步分析,本文对其进行了适当的论述,并根据经验公式编制了简单药柱结构完整性分析程序。对热结构分析和粘弹性分析的有限元公式进行了适当地推导,为热结构和粘弹性分析阐明所应有的理论知识。对ANSYS在热结构分析和粘弹性分析方面的应用做了详细地介绍。利用C++Builder和ANSYS的APDL语言开发具有参数化分析能力的程序,本文对此过程进行了适当叙述。最后给出一些分析实例,一方面证明本文有限元方法的正确性,另一方面对装药结构完整性分析过程进行较详细地论述。 在以上工作中,本文较好地完成了以下工作: 1.解决了粘弹性参数的处理问题。ANSYS对粘弹性材料的定义是分别定义弹性项和粘性项。定义弹性项时,需要输入瞬时弹性模量和泊松比。定义粘性项时需输入剪切模量和体积模量的PRONY级数表达式的非瞬时项。定泊松比的分析可以不输入体积模量的粘性项,此时体积模量为常数。在分析前,其它形式的粘弹性参数必须转化为ANSYS所需的格式。 2.解决了均匀温度场条件下的热结构分析问题。温度变化时间较长和不关心温度变化过程温度梯度引起的热应力、应变时,认为温度场均匀变化,使分析较易进行,且可得出较满意的结果。均匀温度场时,弹性和粘弹性分析都可以顺利进行。 3.解决了瞬态热结构分析问题。需要知道温度变化过程中由于温度梯度产生的应力、应变时,认为温度场是瞬态的,在空间上存在梯度。应用ANSYS提供的耦合单元很好地实现了瞬态热结构的弹性分析,可以得出任一时刻的温度场和对应的弹性应力、应变。 4.解决了温度和压强联合作用的分析问题。通过载荷步的形式将温度和压强在不同时间点施加在模型上,实现了两者联合作用条件下的结构分析。 5.初步实现了装药结构的参数化分析。应用C++Builder和ANSYS的APDL语言编制了输入界面友好的装药结构参数化程序,程序可以对典型的二维装药结构和几种简单的三维装药结构进行参数化结构分析。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:V435

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【引证文献】
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