封闭条件下风载荷对大型发射塔架动力学特性影响分析

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纵观国内外航天发射场大型发射塔架,呈现结构高、大、形式复杂,结构安全性可靠性要求高,结构承受自然风及发射冲击等多种载荷作用的特点。大型发射塔架耗资巨大,一旦发生严重失效,会造成巨大的损失和社会影响。因此,为了分析风载荷对大型发射塔架动力学特性的影响,本论文将以大型发射塔架结构作为研究对象,用MSC.PATRAN和MSC.NASTRAN等大型有限元分析平台,建立封闭条件下大型发射塔架在静载荷及复杂、瞬时交变载荷作用下的结构动力学模型,并基于此模型进行结构动力学响应分析,以研究封闭条件下风载荷对大型发射塔架影响,为实际使用提供借鉴和参考。首先,建立大型发射塔架开塔过程动态数学模型。以我国某发射场大型发射塔架结构为研究基础,从风载荷、风速、风压等基本概念入手,结合发射场塔架结构特点、高度及所处地貌等实际情况,建立塔架回转平台回转过程的理论模型,给出塔架在风载荷作用下风速与其驱动液压系统工作压力之间的基本静力方程。其次,根据基本静力方程,结合发射塔架各回转平台结构特点,计算得出驱动液压系统极值静风载荷数值,并对各回转平台在不同驱动液压系统条件下极值静风载荷变化进行比对分析。再次,在极值静风载荷影响理论分析的基础上,利用自然风荷载进行了发射塔架回转平台的实际展开、合拢试验研究。通过试验验证了极值静风载荷影响理论研究的正确性,并分析了展开/合拢过程中风载荷影响的差异性以及风向对回转平台最大展开合拢能力的影响。最后,在极值静风载荷建模基础上,分析塔架回转平台受脉动风的影响。在建立发射塔架回转平台有限元模型的基础上,得出了回转平台的固有频率和振型,对回转平台在脉动风荷载作用下的动特性进行了分析讨论,以此作为发射塔架回转平台任务保障中顺利展开与合拢的理论参考。结合上述研究分析和仿真结果,初步探讨了提升发射塔架回转平台保障能力的技术措施和方法,为后续的工程实践提供了一定的借鉴和参考。
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