X型杆单元缩比件的设计技术和实现方法

摘要

X型复合材料杆承受拉伸载荷的能力突出,可消除端部接头先于杆主体破坏的薄弱环节.新型火箭的大型结构需求高性能杆系,因此首先成功研制1:2尺寸缩比的杆单元,通过研究得出适用实尺寸设计的四方面共性技术,即设计优化、与相邻段的端部连接设计、中空夹层杆的制造工艺技术和试验方法.对杆单元做特征化处理来建立两种有限元模型.在简化模型上,采用实验设计(Design of Experiments,DOE)手段筛选设计变量,工程方法缩减数量,再利用全局响应面法寻优;借助真实模型校核强度.连接接头尺寸、螺栓的余量设计兼顾所属部段的尺寸限制和承载需求.经有限元分析和试验验证,优化后杆单元实现同比减重约26％.