金属皱褶芯材夹层板的热力学性能研究

摘要

随着可重复使用航天器的发展，热防护系统在向着防热－结构－推进系统一体化设计的方向发展，与此同时，整个防热系统在总起飞重量中所占的重量比例也在降低，而使用温度升高，即要求防热结构日趋先进。夹层结构由于其可设计性具有多种功能，可以作为一种很好的选择。褶皱夹芯板由于其特殊构型，可设计性更强，在防热方面具有很大的潜力。 本文对V型褶皱芯材夹层板的基本热力学性能进行了基础性研究，首先，运用有限元软件ANSYS，对54种不同构型的V型褶皱芯材夹层板进行了计算，得出了6个基本特征参数对其当量导热系数的影响及当量导热系数的变化规律，并从理论上分析了原因。其次，用iSIGHT软件重新设计了40组不同构型的试验设计点，并以此为基础对V型褶皱芯材夹层板的热传导性能构建了可用的代理模型，给出了数值模拟函数和最轻重量条件下的优化设计方法。数值模拟和优化设计结果对褶皱结构热性能设计具有实际的工程指导意义。