[发明专利]一种火箭撬-轨道系统动力学响应影响因素显著性的分析方法

说明书

本发明公开了一种火箭撬‑轨道系统动力学响应影响因素显著性的分析方法，对撬‑轨系统进行等效化处理，建立撬‑轨系统的三维实体模型，采用Hypermesh软件对三维实体模型进行相应的网格划分，得到有限元模型；设置材料参数和边界条件，对有限元模型进行仿真，将仿真结果与真实试验数据进行验证；获取火箭撬‑轨道系统的轨道不平顺的数据；确定影响因素个数以及每个影响因素的水平参数个数，进行正交试验表的设计，按照正交试验表进行多个有限元仿真；采用极差分析法对仿真的结果进行分析，进行每个影响因素及其水平参数的显著性排序。本发明对研究火箭撬与轨道接触问题提供了一种新方法。

技术领域

本发明涉及多体系统动力学建模技术，具体涉及一种分析火箭撬-轨道系统动力学响应影响因素显著性的方法。

背景技术

火箭撬-轨道系统是一种地面试验系统，该系统以固体或液体火箭发动机作为动力源，驱动载有被试品的火箭撬沿着铺设于地面的高精度轨道运行，具有为被试品提供超高速度或超高加速度的试验环境的能力，从而模拟被试品过载发射，以亚音速、音速或超音速飞行等全时程情况，通过借助数据记录设备获取相应条件下的试验数据，为产品的高速、过载、涉及气动力学的运动过程提供最接近真实情况的性能数据参考。

为实现撬车高速滑行，滑靴与轨道间有初始间隙，在火箭发动机推力及高速运行时的气阻力等作用下，滑靴与轨道将产生摩擦与激烈的接触碰撞，同时在运动过程中撬车有扭转与腾空等运动状态，高精度轨道也因构建过程中的技术缺陷而不可避免地具有不平顺性，从而导致撬-轨耦合动力学响应问题复杂且具有非线性，是影响火箭撬-轨道系统安全可靠性、准确性的核心问题之一，因此开展撬-轨耦合动力学响应研究能够对火箭撬-轨道系统的合理设计与规避危险运行提供参考与经验支撑。

撬-轨动力学响应受火箭撬车、高精度轨道、撬轨耦合关系三方面因素影响。火箭撬车影响因素包括：被试品形状、被试品质量、撬体形状、撬体质量、撬体材料、火箭发动机质量、燃料质量、燃料比冲值、燃料燃烧不均所致的推力攻角、滑撬材料刚度、滑块材料刚度、撬车所受气动力大小等；高精度轨道影响因素包括：轨道材料刚度、轨道不平顺度、扣件材料刚度、扣件距离间隔等；撬轨耦合关系影响因素包括：撬-轨初始间隙、滑块与轨道接触对的数量等。由于因素数量繁多，不同因素取不同数值时的作用情况各有差异，因此为了深入研究火箭撬-轨道动力学响应问题，需要挑选出造成关键影响的部分因素，并对这些因素进行不同参数值的敏感性研究，从而为实际工程试验系统提供理论经验支持。

发明内容

本发明的目的在于提供一种火箭撬-轨道系统动力学响应影响因素显著性的分析方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种火箭撬-轨道系统动力学响应影响因素显著性的分析方法，具体步骤为：

步骤1，对撬-轨系统进行等效化处理，建立撬-轨系统的三维实体模型，并采用Hypermesh软件对三维实体模型进行相应的网格划分，得到有限元模型；

步骤2，在有限元软件中设置材料参数和边界条件，并对有限元模型进行仿真，将仿真结果与真实试验数据进行验证，使得有限元模型的力学特性与真实系统吻合；

步骤3，获取火箭撬-轨道系统的轨道不平顺的数据，以作为影响因素之一；

步骤4，确定影响因素个数以及每个影响因素的水平参数个数，进行正交试验表的设计，并按照正交试验表进行多个有限元仿真；

步骤5，采用极差分析法对仿真的结果进行分析，进行每个影响因素及其水平参数的显著性排序。

进一步的，步骤1，对撬-轨系统进行等效化处理，建立撬-轨系统的三维实体模型，并采用Hypermesh软件对三维实体模型进行相应的网格划分，得到有限元模型，具体方法为：

(1)对撬-轨系统进行等效化处理

等效化处理分为三部分：