[发明专利]一种考虑非线性影响的充气式再入飞行器结构动力学分析方法和系统

摘要

本发明涉及一种考虑非线性影响的充气式再入飞行器结构动力学分析方法和系统，属于航天器再入与返回领域，能够准确描述不同充气压力、薄膜厚度、高超声速流场压力、温度这些非线性因素影响下的充气式再入飞行器静力学特性与模态、热模态特性。结合充气式再入飞行器的实际飞行弹道，在非线性结构动力学仿真模型中成功引入流固单向耦合与热固单向耦合的计算方法，真实表述了内充压气体参数变化对充气式再入飞行器静力学特性和模态、热模态特征的影响规律。本专利的研究成果有望解决充气式再入飞行器结构动力学现有研究对流场非线性、材料非线性考虑不足的问题，能够为充气式再入飞行器的保形设计和结构安全性设计提供有价值的参考。

主权项

1.一种考虑非线性影响的充气式再入飞行器结构动力学分析方法，其特征在于步骤如下：(1)构建考虑非线性影响的结构动力学数值模型，然后对环形气囊、蒙皮、隔层进行有限元网格划分，在薄膜有限元单元上施加预紧力完成加载后，开展静力学计算求解预应力；(2)对充气式再入飞行器开展高超声速气动力和气动热计算，根据计算结果，对充气式再入飞行器外表面的压力分布、温度分布进行插值，并加载至步骤(1)的薄膜有限元单元上；(3)根据步骤(2)插值结果和薄膜静力学方程，计算得到充气式再入飞行器的应力、应变与热应力分布，修正内充压气体参数变化；然后开展充气式再入飞行器的模态、热模态分析，确定高超声速流场非线性、材料非线性参数对充气式再入飞行器的静力学特性和模态、热模态振动特征的影响；(4)改变步骤(3)中高超声速流场非线性、材料非线性参数，重新进行加载，返回步骤(1)，得到高超声速流场非线性、材料非线性因素对充气式再入飞行器结构动力学特性的影响。