[发明专利]重复使用火箭发动机推力室可靠性分析方法和装置

权利要求书

1.一种重复使用火箭发动机推力室可靠性分析方法，其特征在于，包括：

获取火箭推力室的随机变量参数，所述随机变量参数包括推力室的原始载荷参数、结构尺寸参数、材料性能参数以及材料弹塑性模型参数；

根据所述随机变量参数的分布范围，从所述推力室上抽样获取预设组数的试验样本点；

对所述试验样本点进行预设算法运算，获得所述随机变量参数与推力室结构响应量的对应关系；

根据所述随机变量参数与推力室结构响应量的对应关系，建立所述推力室的响应面模型；

利用所述响应面模型以及蒙特卡洛抽样方法对所述推力室进行分析评估，获得所述推力室的结构可靠性分析结果；

其中，所述响应面模型为三级响应面模型；

所述根据所述随机变量参数与推力室结构响应量的对应关系，建立所述推力室的响应面模型包括：

利用输入至火箭发动机系统的参数作为变量，所述火箭发动机系统输入至所述推力室的参数作为响应量，建立第一级响应面；

利用所述随机变量参数以及所述第一级响应面中的火箭发动机系统输入至所述推力室的参数作为变量，所述推力室的危险截面的工作状态参数作为响应量，建立第二级响应面；

利用所述危险截面的所述工作状态参数、材料性能参数、材料弹塑性模型参数以及疲劳寿命模型的参数作为变量，所述推力室内壁面的剩余强度以及循环寿命作为响应量，建立第三级响应面，所述疲劳寿命模型通过剩余强度以及循环寿命构建。

2.根据权利要求1所述的重复使用火箭发动机推力室可靠性分析方法，其特征在于，所述对所述试验样本点进行预设算法运算，获得所述随机变量参数与推力室结构响应量的对应关系包括：

通过火箭发动机系统静态特性仿真、推力室热力学算法以及所述试验样本点，计算获得所述推力室的载荷参数的分布，所述载荷参数包括冷却剂流量、燃料与氧化剂流量、冷却剂入口压力、冷却剂入口温度、推力室各个截面燃气侧温度、压力以及气体运输参数中至少一种参数；

利用所述载荷参数的分布进行推力室流固热耦合分析运算，获得所述推力室的工作状态参数以及瞬态应力-应变响应；

利用所述工作状态参数以及所述瞬态应力-应变响应进行静强度失效分析运算以及循环损伤累积失效分析运算，获得所述推力室内壁面的剩余强度以及循环寿命。

3.根据权利要求2所述的重复使用火箭发动机推力室可靠性分析方法，其特征在于，所述利用所述载荷参数的分布进行推力室流固热耦合分析运算，获得所述推力室的工作状态参数以及瞬态应力-应变响应包括：

利用所述载荷参数的分布进行一维再生冷却流动传热运算，获得所述推力室的轴向的工作状态参数，所述工作状态参数包括内壁面温度、冷却剂温度以及冷却剂压力；

根据所述工作状态参数筛选出所述内壁面温度大于或等于预设温度值的试验样本点作为所述推力室的危险截面；

对所述危险截面进行有限元二维瞬态热结构仿真运算，获得所述瞬态应力-应变响应。

4.根据权利要求2所述的重复使用火箭发动机推力室可靠性分析方法，其特征在于，所述利用所述工作状态参数以及所述瞬态应力-应变响应进行静强度失效分析运算以及循环损伤累积失效分析运算，获得所述推力室内壁面的剩余强度以及循环寿命包括：

利用所述瞬态应力-应变响应中推力室危险截面的瞬态等效应力以及温度，计算获得所述危险截面的极限强度；

利用所述极限强度以及所述瞬态等效应力进行剩余强度强度算法运算，获得所述剩余强度；

利用所述工作状态参数进行循环工作仿真运算获得所述推力室的累积损伤量；

在根据所述累积 损伤量以及损伤累积失效算法确定所述推力室循环累积失效后，统计循环工作仿真运算次数为所述循环寿命。