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论文类型：会议论文

发表时间：2012-10-19

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关键字：结构优化;轻量化设计;网格加筋壳;航天弹箭体

摘要：网格加筋壳在商用飞机、卫星、运载火箭等航空航天领域应用极广,尤其在运载火箭箭体中,占其80%体量的燃料贮箱均采用这一类结构形式。伴随我国新一代运载火箭和未来重型运载火箭跨越式提高的发射载荷,火箭的直径将要大幅度提高,传统均匀网格加筋和面向确定性设计的减重优化理念已经无法满足大"径厚比"(箭体直径除以等效厚度)燃料贮箱的轻量化设计,发展适应新一代箭体网格加筋壳结构的优化设计方法成为一个非常重要的研究课题。基于大"径厚比"非均匀网格加筋壳设计理念,我们基于尺寸与布局混合优化的方法,首先开展了轴向筋条的非均匀最优分布研究,所提出的筋条非均匀分布参数描述较大幅度地提高了非均匀优化效率;另外,我们还开展了多变量非均匀网格加筋最优化设计方法的研究,给出了考虑设计偏好的自适应抽样方法等层次化代理模型优化算法,将该方法直接应用于助推燃料贮箱的设计,在不超重的条件下承载力提高70%。针对运载火箭燃料贮箱短壳结构,传统设计中大量使用的放射肋结构并不能十分有效地扩散单侧集中力,需要建立有效的优化方法,发现更具集中力扩散优势的非均匀筋条优化设计。为此,我们基于连续体拓扑优化,以结构最小柔顺性为目标函数,同时考虑设计域内材料用量约束