力限振動試驗中星箭界面動力學模型的簡化研究的開題報告

力限振動試驗中星箭界面動力學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的力限振動試驗是一項機載設備環(huán)境試驗，目的是驗證航天器設備在常見環(huán)境載荷下的可靠性和合格性，為航天器的飛行任務提供可靠的技術保障。在這種試驗中，航天器與火箭的界面動力學模型是關鍵因素之一，其精度直接影響到試驗的可靠性和可操作性。然而，對于復雜的航天器火箭結構，在進行力限振動試驗時，建立起精確的界面動力學模型是非常困難的。因此，研究如何簡化航天器與火箭之間的界面動力學模型，提高試驗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，對力限振動試驗中星箭界面動力學模型的簡化研究進行探討：1.建立航天器與火箭之間的剛體連接模型，分析其結構特點和運動規(guī)律。2.分析火箭氣動荷載對航天器的影響，建立相應的數(shù)學模型。3.根據(jù)航天器和火箭的運動規(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行分析，探討不同約束力對試驗結果的影響。5.開發(fā)界面動力學模型的簡化算法，提高試驗的可操作性和可靠性。三、研究方法和技術1.建立剛體連接模型的方法:根據(jù)航天器和火箭的結構特點，采用三維建模軟件建立剛體連接模型，并進行剛體運動學分析。2.火箭氣動荷載模型的建立方法:基于流場數(shù)值模擬的結果，采用CFD軟件建立火箭氣動荷載模型，并進行氣動力學分析。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約束兩方面對航天器與火箭之間的約束力進行分析。5.界面動力學模型簡化算法的開發(fā)方法:基于上述分析結果，開發(fā)基于簡化模型的算法，提高試驗的可操作性和可靠性。四、預期成果本研究的預期成果包括：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模型簡化算法，并進行驗證。3.對力限振動試驗中的星箭界面動力學模型進行簡化研究，提高試驗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.界面動力學模型簡化算法的開發(fā)和實現(xiàn)（4個月）。5.結果分析和總結（2周）。六、參考文獻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.基于COMSOL的航天器力限振動試驗設計與分析[J].航天器環(huán)境