机械工程学报

作者：王志祥, 雷勇军, 张大鹏, 欧阳兴, 王婕

单位：1. 国防科技大学空天科学学院 长沙 410073;2. 空天任务智能规划与仿真湖南重点实验室 长沙 410073;3. 北京宇航系统工程研究所 北京 100076

关键词：大型运载火箭,框桁加强薄壁圆柱壳,并行序列近似优化方法,加工误差,最大加工误差分析法；

基金：国家重点研发计划课题（2017YFB0306200）、国家自然科学基金（11902348）、湖南省自然科学基金（2020JJ5650）和国防科技大学科研计划（ZK20-27）资助项目。

为提高加工误差影响下大型运载火箭框桁加强薄壁圆柱壳的可靠性和安全性，开展考虑加工误差的框桁加强圆柱壳优化设计。探究框桁加强柱壳整体压溃破坏的主要机理，分析总结典型截面加强桁失稳模式及关键参数对结构承载性能的影响规律，颠覆传统以提高桁条横向弯曲刚度为主的设计理念。提出基于探索策略和开发策略的并行序列近似优化方法，提高框桁加强薄壁圆柱壳后屈曲优化效率，并获得相对初始设计减重482 kg的优化结构。提出基于序列近似优化方法和最大加工误差分析法的结构优化方法，显著降低加工误差影响下该优化结构提前失效的发生几率，提高该优化结构的可靠性和安全性。结果表明，桁条弯扭耦合翘曲失稳是导致框桁加强薄壁圆柱壳发生整体压溃破坏的主要因素；降低桁条翼缘板宽厚比以及在腹板不提前发生局部失稳下增加腹板高厚比，可提高结构承载效率；考虑加工误差下获得的优化结构具有更高的桁条翼缘板厚度tyy，加工误差影响下其承载性能可靠性更高，表明所提优化方法的有效性。

来源：2021年第18期

《机械工程学报》期刊编辑部

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