固体火箭发动机燃烧室喷涂支架设计及优化

摘要

本文简要介绍了固体火箭发动机的结构组成，介绍了固体火箭发动机燃烧室喷涂工艺的重要作用。根据航天某厂固体火箭发动机燃烧室喷涂工艺装备升级改造的技术要求及燃烧室产品规格信息，设计出了一种新的固体火箭发动机喷涂工艺装备方案。
　　本文重点论述了燃烧室喷涂支架的设计过程。通过对燃烧室回转体零件支撑结构的分析，设计了支撑轮系的尺寸及支撑位置;通过对不同型号燃烧室长度的分析，设计了纵梁的载荷位置及辅助支撑位置;在此基础上完成了喷涂支架结构设计。通过对喷涂支架移动横梁、支架立柱的载荷分析，根据钢结构设计部件需要满足的约束条件，建立相应数学模型，使用MATLAB优化工具箱对支架关键部件参数进行主动设计，完成了横梁、立柱详细设计。
　　利用限元分析软件ANSYS的APDL语言建立了喷涂支架的参数化模型，通过模拟标准工况条件，对喷涂支架进行静力学分析，计算了喷涂支架的无阻尼自由模态多阶固有频率，并得到固有频率对应的振型，为后期避震工作打下基础。
　　最后，使用ANSYS的优化设计模块，利用一阶优化算法对喷涂支架的参数化模型进行了结构优化设计。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 支架结构优化设计国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文的主要内容和研究路线

1．3．1 本文主要内容

1．3．2 本文研究路线

2 喷涂工装总体方案设计

2．1 喷涂工装设计要求与原则

2．1．1 产品规格信息

2．1．2 喷涂工装设计要求

2．1．3 喷涂工装总体方案设计原则

2．2 喷涂工装方案设计

2．2．1 喷涂工装传动方案设计

2．2．2 喷涂工装结构方案设计

2．3 本章小结

3 喷涂支架详细设计

3．1 支架结构设计

3．1．1 支架纵梁载荷位置分析

3．1．2 支架举升高度分析

3．1．3 支架结构设计

3．2 支架梁设计

3．2．1 钢框架截面形式

3．2．2 梁截面的设计

3．2．3 支架梁载荷设置分析

3．3 支架立柱设计

3．3 本章小结

4 喷涂支架有限元分析

4．1 支架有限元模型的建立

4．2 边界条件的处理

4．2．1 载荷的处理

4．2．2 约束条件的处理

4．3 支架有限元分析结果

4．4 模态分析

4．4．1 模态分析的力学基础

4．4．2 模态分析的固有频率和振动形式

4．4．3 喷涂支架自由模态分析

4．5 本章小结

5 喷涂支架结构优化设计

5．1 基于APDL的优化设计

5．2 喷涂支架优化模型的建立

5．2．1 设计变量

5．2．2 状态变量

5．2．3 目标函数

5．2．4 优化方法的确定

5．3 优化设计结果

5．4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢