[发明专利]包带连接结构承载能力计算方法

摘要

本发明提供了一种包带连接结构的承载能力的计算方法，其中，所述包带连接结构包括：金属带、爆炸螺栓以及沿对接面周向分布的多个卡块，在装配时，通过拧紧爆炸螺栓，在两条金属带内施加预紧力，进而对金属带内侧沿对接面周向离散分布的卡块产生径向压力，使卡块夹紧卫星对接框和适配器，约束其轴向相对运动，实现星箭连接，所述预估方法包括如下步骤：步骤1)：计算预紧力和轴向拉力作用下卫星对接框变形；步骤2)：计算卫星对接框变形引起的金属带径向扩张；步骤3)：计算金属带扩张引起的金属带张紧力变化；步骤4)：计算金属带张紧力变化后包带连接结构的承载能力。

主权项

1.一种包带连接结构的承载能力的计算方法，其中，所述包带连接结构包括：金属带、爆炸螺栓以及沿对接面周向分布的多个卡块，在装配时，通过拧紧爆炸螺栓，在两条金属带内施加预紧力，进而对金属带内侧沿对接面周向离散分布的卡块产生径向压力，使卡块夹紧卫星对接框和适配器，约束其轴向相对运动，实现星箭连接，所述计算方法包括如下步骤：步骤1)：计算预紧力和轴向拉力作用下卫星对接框变形；步骤2)：计算卫星对接框变形引起的金属带径向扩张；步骤3)：计算金属带扩张引起的金属带张紧力变化；步骤4)：计算金属带张紧力变化后包带连接结构的承载能力，其中，在步骤1)中，卫星对接框的变形包括预紧力对卫星对接框造成的偏转变形和径向变形以及轴向拉力对卫星对接框造成的偏转变形和径向变形，其中，当预紧力单独作用时，卫星对接框的偏转变形ψ₀和径向变形u₀分别为：在预紧力和轴向拉力共同作用下，卫星对接框的偏转变形ψ_m和径向变形u_m分别为：其中，T_m为卫星对接框所受的轴向拉力，S₀为防止卡块与卫星对接框间出现相对滑动所需最小预紧力，α为卡块楔角，μ为卡块与卫星对接框间的摩擦系数，R₀为卫星对接框柱壳中面对应的半径，R_b为金属带中面对应的半径，R_f为卡块和对接框接触力合力作用点处法兰环的半径，R₁为卫星对接框法兰环外径，E为卫星对接框弹性模量，A和I_r分别为卫星对接框法兰环截面积和转动惯量，为该法兰环平均半径，ΔR为卫星对接框柱壳中面与法兰环外缘的径向距离，β为衰减系数，t_s为卫星对接框柱壳的壳体厚度，t_f为卡块和卫星对接框接触力合力作用点处法兰环的厚度，ν为卫星对接框泊松比，S_m为T_m作用下的金属带张紧力；其中，步骤2)中忽略卡块的离散分布效应，将预紧力和轴向力作用下的包带连接结构视为轴对称结构，金属带的径向扩张由预紧力和轴向拉力引起的卫星对接框偏转变形和径向变形共同确定；其中，轴向拉力引起的金属带径向扩张量ΔR_b的表达式为：其中，步骤3)中将基于弹性理论由金属带半径变化量计算金属带张紧力的变化量；其中，将上式中ψ₀，u₀，ψ_m，u_m的表达式分别写成如下形式：得到轴向拉力作用下金属带内张紧力变化ΔS_m表达式为：其中，K_ψ＝2E_bA_b(R₁‑R_f)/R_b sin 2α，K_u＝E_bA_b/R_b，其中，步骤4)中记入金属带张紧力变化量，基于改变后的金属带张紧力计算包带连接结构的承载能力；得到包带承载能力计算公式为：