[发明专利]一种增强航天飞行器用圆柱壳结构气动弹性稳定性的方法

说明书

一种增强航天飞行器用圆柱壳结构气动弹性稳定性的方法，它属于结构动力学技术领域。本发明解决了现有研究对航天飞行器用圆柱壳结构气动弹性稳定性的增强效果有限的问题。本发明根据实际需要设计圆柱壳结构的基本尺寸和材料属性，再设计圆柱壳结构的变厚度轴向功能梯度模型和变弹性模量轴向功能梯度模型，使得圆柱壳结构沿轴向方向的厚度和弹性模量发生变化，与现有研究中使用均匀圆柱壳结构相比，本发明方法设计的圆柱壳结构可以更有效地增强航天飞行器用圆柱壳结构的气动弹性稳定性。本发明可以用于增强航天飞行器用圆柱壳结构的气动弹性稳定性。

技术领域

本发明属于结构动力学技术领域，具体涉及一种增强航天飞行器用圆柱壳结构气动弹性稳定性的方法。

背景技术

航天飞行器用圆柱壳结构的结构颤振是飞行器在高速气流中发生的一种自激振动现象，且这种自激振动现象在超音速和超高音速飞行器上更加明显。当颤振现象发生时，圆柱壳结构将发生非线性大挠度振动，从而影响飞行器的运行安全性。虽然现有研究已经在增强航天飞行器用圆柱壳结构气动弹性稳定性的方面取得了一定的成就，但是对航天飞行器用圆柱壳结构气动弹性稳定性的增强效果仍然比较有限。

发明内容

本发明的目的是为解决现有研究对航天飞行器用圆柱壳结构气动弹性稳定性的增强效果有限的问题，而提出了一种增强航天飞行器用圆柱壳结构气动弹性稳定性的方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：一种增强航天飞行器用圆柱壳结构气动弹性稳定性的方法，所述方法具体包括以下步骤：

步骤一、设计航天飞行器用圆柱壳结构的基本尺寸和材料属性：所述基本尺寸包括圆柱壳结构的长度L、圆柱壳结构的半径R以及圆柱壳结构的厚度h；

步骤二、设计圆柱壳结构的变厚度轴向功能梯度模型：通过改变圆柱壳结构沿轴向的厚度h实现；

步骤三、设计圆柱壳结构的变弹性模量轴向功能梯度模型：通过改变圆柱壳结构沿轴向的整体弹性模量实现；

步骤四、根据变厚度轴向功能梯度模型和变弹性模量轴向功能梯度模型来设计圆柱壳结构，以增强航天飞行器用圆柱壳结构的气动弹性稳定性。

本发明的有益效果是：本发明提出了一种增强航天飞行器用圆柱壳结构气动弹性稳定性的方法，本发明根据实际需要设计圆柱壳结构的基本尺寸和材料属性，再设计圆柱壳结构的变厚度轴向功能梯度模型和变弹性模量轴向功能梯度模型，使得圆柱壳结构沿轴向方向的厚度和弹性模量发生变化，与现有研究中使用均匀圆柱壳结构相比，本发明方法设计的圆柱壳结构可以更有效地增强航天飞行器用圆柱壳结构的气动弹性稳定性。

附图说明

图1为圆柱壳结构及气动力方向示意图；

图中，x代表圆柱壳轴向方向，z代表圆柱壳厚度方向，α代表弧度；

图2为模型1结构示意图；

图3为模型2结构示意图；

图4为模型3结构示意图；

图5为实例中模型1最佳效果示意图；

图6为实例中模型2最佳效果示意图；

图7为实例中模型3最佳效果示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1所示。本实施方式所述的一种增强航天飞行器用圆柱壳结构气动弹性稳定性的方法，所述方法具体包括以下步骤：

步骤一、设计航天飞行器用圆柱壳结构的基本尺寸和材料属性：所述基本尺寸包括圆柱壳结构的长度L、圆柱壳结构的半径R以及圆柱壳结构的厚度h；

步骤二、设计圆柱壳结构的变厚度轴向功能梯度模型：通过改变圆柱壳结构沿轴向的厚度h实现；