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航天科技出版基金航天器尺寸稳定结构技术

作者: 罗文波

出版社: 中国宇航出版社

出版时间: 2022-09

版次: 1

ISBN: 9787515921129

定价: 98.00

装帧: 其他

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 208页

分类: 工程技术

2 张插图图片

6人买过

《航天器尺寸稳定结构技术》系统全面的阐述了航天器尺寸稳定结构设计与验证相关的影响因素，与结构尺寸稳定性有关的材料特性及其选择，尺寸稳定结构的设计、仿真和试验验证方法等方面的内容。其中，基于贡献度和DOE的关键部件识别是从众多的结构件中识别重点设计对象的关键技术；尺寸稳定性的频域分析是将分析从时域扩展至频域，有利于获取尺寸稳定结构的频域指标或从频域研究其变化规律；对航天器中多种常用的尺寸稳定结构的不确定性分析则将分析技术扩展至不确定性存在时的尺寸稳定性的变化规律。这些内容是作者团队多年工程研制经验的积累，汇集了作者在航天器结构尺寸稳定性方面的最新研究成果。罗文波，北京空间飞行器总体设计部教授，博士生导师，结构与机构专业副总师。多年从事卫星结构设计、仿真分析和试验验证方面的工作，担任资源三号、高分七号等多颗卫星的结构与机构分系统主任设计师。在两项973项目中曾作为课题负责人主持相关工作。主持研发的尺寸稳定结构技术相关成果已在多颗卫星获得应用，并取得良好效果。目录

第1章绪论1

1.1尺寸稳定性的概念与内涵1

1.2尺寸稳定性问题的类型1

1.3航天器尺寸稳定性问题特点2

1.4尺寸稳定性与航天器性能的关系4

1.5航天器尺寸稳定结构研制流程6

1.6本书章节安排7

参考文献9第2章影响因素11

2.1概述11

2.2相关特性11

2.2.1密度11

2.2.2刚度与比刚度11

2.2.3热膨胀12

2.2.4导热性13

2.2.5吸湿性13

2.2.6微屈服15

2.2.7微蠕变15

2.2.8变形系数15

2.2.9纤维体积含量16

2.2.10边界效应16

2.2.11残余应力16

2.2.12微裂纹16

2.2.13几何尺寸17

2.2.14理论极限17

2.3环境效应17

2.3.1概述17

2.3.2温度18

2.3.3湿气效应20

2.3.4辐照效应22

2.3.5老化23

2.3.6力学载荷24

2.3.7真空25

2.3.8微振动25

2.3.9多因素效应25

参考文献27第3章尺寸稳定结构材料31

3.1概述31

3.2金属与合金材料31

3.2.1铝合金31

3.2.2钛合金31

3.2.3殷钢31

3.2.4铍32

3.2.5镁合金32

3.2.6镁锂合金33

3.3树脂基复合材料33

3.3.1基体33

3.3.2纤维材料33

3.3.3单向复合材料34

3.4金属基复合材料35

3.5陶瓷基复合材料36

3.6玻璃38

3.7智能材料38

3.8负膨胀材料38

参考文献39第4章设计流程41

4.1概述41

4.2技术要求42

4.3任务分析与指标分解43

4.4影响因素识别46

4.5尺寸稳定结构构型46

4.6关键部件识别47

4.7材料选择47

4.8部件和连接设计48

4.9仿真分析48

4.10试验验证48

参考文献49第5章尺寸稳定结构设计50

5.1概述50

5.2部件构型50

5.2.1板式结构51

5.2.2框架结构51

5.2.3杆系结构52

5.3复合材料层合结构设计52

5.3.1层合结构组成52

5.3.2层合结构的特性54

5.3.3层合板连接设计59

5.3.4关于层合板的设计要点汇总60

5.4夹层板结构60

5.4.1概述60

5.4.2蜂窝夹层结构设计要求61

5.4.3面板设计61

5.4.4蜂窝芯子设计62

5.4.5连接设计62

5.4.6胶粘剂64

5.4.7蜂窝夹层结构分析64

5.5框架结构65

5.5.1框架结构类型65

5.5.2框架结构设计要求66

5.5.3框架结构设计67

5.5.4连接设计69

5.6杆系结构71

5.6.1概述71

5.6.2杆件设计71

5.6.3接头设计73

5.7外部连接构型设计73

参考文献75第6章分析一般过程76

6.1概述76

6.2尺寸稳定结构分析的目的76

6.3尺寸稳定结构分析内容76

6.4模型建立77

6.5载荷分析79

6.5.1载荷类型确定79

6.5.2载荷工况制定80

6.6指标计算81

参考文献86第7章时域分析方法87

7.1概述87

7.2热弹性分析87

7.2.1概述87

7.2.2模型建立87

7.2.3边界条件89

7.2.4模型检验89

7.2.5温度场映射90

7.2.6热弹性计算应用实例95

7.3湿弹性分析97

7.4重力释放分析98

参考文献99第8章频域分析方法100

8.1概述100

8.2尺寸稳定性频域分析一般流程100

8.3傅里叶变换101

8.4窗函数102

8.5频谱校正103

8.5.1线性调频变换校正方法103

8.5.2Quinn校正方法104

8.5.3插值傅里叶变换校正方法104

8.5.4校正方法小结105

8.6拟合误差105

8.7频域分析实践中的问题107

8.7.1初值的影响107

8.7.2瞬态影响107

8.7.3数据长度对计算精度的影响109

参考文献112第9章不确定性分析方法113

9.1概述113

9.2不确定性来源与分类113

9.3不确定性分析过程114

9.4不确定性建模方法115

9.4.1概率方法115

9.4.2非概率方法117

9.5不确定性传播118

9.5.1随机不确定性传递分析118

9.5.2认知不确定性分析方法119

9.6灵敏度分析121

9.6.1概述121

9.6.2局部灵敏度分析121

9.6.3全局灵敏度分析121

9.6.4灵敏度的度量122

9.7近似模型123

9.7.1概述123

9.7.2拟合124

9.7.3验证124

9.7.4多项式回归模型125

9.7.5多元自适应回归样条模型126

9.7.6克里格模型126

9.7.7径向基函数网络127

参考文献128第10章层合结构不确定性传递129

10.1概述129

10.2单向复合材料不确定性传递129

10.2.1概述129

10.2.2分析材料选择129

10.2.3基于蒙特卡洛方法的不确定性传递130

10.2.4基于区间理论的不确定性传递131

10.2.5灵敏度分析133

10.2.6纤维体积含量的不确定性传递136

10.2.7小结139

10.3层合复合材料不确定性传递140

10.3.1概述140

10.3.2层合板参数选择140

10.3.3不确定性传递特性分析141

10.3.4铺层数与不确定性传递141

参考文献145第11章蜂窝夹层结构不确定性传递147

11.1概述147

11.2蜂窝夹层结构模型147

11.3不确定性因素148

11.4简化模型148

11.5传递特性分析150

11.6灵敏度分析150

第12章基于贡献度的关键部件识别155

12.1概述155

12.2贡献与贡献度定义155

12.3识别关键部件156

12.3.1单位载荷贡献度156

12.3.2在轨载荷贡献度157

12.4依据贡献度改善指标159

12.5热设计与机械设计的贡献度161

12.6贡献度特性小结162

第13章基于DOE分析的关键部件识别163

13.1概述163

13.2试验设计定义163

13.3DOE术语163

13.4DOE分析过程164

13.5试验方法164

13.6回归分析165

13.7方差分析166

13.8DOE分析示例167

13.8.1在轨载荷下DOE分析167

13.8.2单位载荷DOE分析170

13.9关键区域识别小结171

参考文献172第14章优化方法173

14.1概述173

14.2优化分析流程173

14.3优化目标174

14.4典型工况175

14.5关键部件识别与参数灵敏度分析177

14.6优化算法177

14.6.1概述177

14.6.2梯度局部优化法177

14.6.3无导数局部优化法178

14.6.4无导数全局优化法179

14.6.5算法对比及选择180

14.7不确定性分析181

第15章试验验证182

15.1概述182

15.2尺寸稳定性验证流程182

15.3热膨胀系数测量183

15.3.1物理量定义185

15.3.2测量方法185

15.3.3试验件设计186

15.3.4测试步骤187

15.4热变形测量187

15.4.1概述187

15.4.2试验目的188

15.4.3试验方法分类188

15.4.4温度场模拟方法188

15.4.5变形测量方法190

参考文献194
内容简介:
《航天器尺寸稳定结构技术》系统全面的阐述了航天器尺寸稳定结构设计与验证相关的影响因素，与结构尺寸稳定性有关的材料特性及其选择，尺寸稳定结构的设计、仿真和试验验证方法等方面的内容。其中，基于贡献度和DOE的关键部件识别是从众多的结构件中识别重点设计对象的关键技术；尺寸稳定性的频域分析是将分析从时域扩展至频域，有利于获取尺寸稳定结构的频域指标或从频域研究其变化规律；对航天器中多种常用的尺寸稳定结构的不确定性分析则将分析技术扩展至不确定性存在时的尺寸稳定性的变化规律。这些内容是作者团队多年工程研制经验的积累，汇集了作者在航天器结构尺寸稳定性方面的最新研究成果。
作者简介:
罗文波，北京空间飞行器总体设计部教授，博士生导师，结构与机构专业副总师。多年从事卫星结构设计、仿真分析和试验验证方面的工作，担任资源三号、高分七号等多颗卫星的结构与机构分系统主任设计师。在两项973项目中曾作为课题负责人主持相关工作。主持研发的尺寸稳定结构技术相关成果已在多颗卫星获得应用，并取得良好效果。
目录:
目录

第1章绪论1

1.1尺寸稳定性的概念与内涵1

1.2尺寸稳定性问题的类型1

1.3航天器尺寸稳定性问题特点2

1.4尺寸稳定性与航天器性能的关系4

1.5航天器尺寸稳定结构研制流程6

1.6本书章节安排7

参考文献9第2章影响因素11

2.1概述11

2.2相关特性11

2.2.1密度11

2.2.2刚度与比刚度11

2.2.3热膨胀12

2.2.4导热性13

2.2.5吸湿性13

2.2.6微屈服15

2.2.7微蠕变15

2.2.8变形系数15

2.2.9纤维体积含量16

2.2.10边界效应16

2.2.11残余应力16

2.2.12微裂纹16

2.2.13几何尺寸17

2.2.14理论极限17

2.3环境效应17

2.3.1概述17

2.3.2温度18

2.3.3湿气效应20

2.3.4辐照效应22

2.3.5老化23

2.3.6力学载荷24

2.3.7真空25

2.3.8微振动25

2.3.9多因素效应25

参考文献27第3章尺寸稳定结构材料31

3.1概述31

3.2金属与合金材料31

3.2.1铝合金31

3.2.2钛合金31

3.2.3殷钢31

3.2.4铍32

3.2.5镁合金32

3.2.6镁锂合金33

3.3树脂基复合材料33

3.3.1基体33

3.3.2纤维材料33

3.3.3单向复合材料34

3.4金属基复合材料35

3.5陶瓷基复合材料36

3.6玻璃38

3.7智能材料38

3.8负膨胀材料38

参考文献39第4章设计流程41

4.1概述41

4.2技术要求42

4.3任务分析与指标分解43

4.4影响因素识别46

4.5尺寸稳定结构构型46

4.6关键部件识别47

4.7材料选择47

4.8部件和连接设计48

4.9仿真分析48

4.10试验验证48

参考文献49第5章尺寸稳定结构设计50

5.1概述50

5.2部件构型50

5.2.1板式结构51

5.2.2框架结构51

5.2.3杆系结构52

5.3复合材料层合结构设计52

5.3.1层合结构组成52

5.3.2层合结构的特性54

5.3.3层合板连接设计59

5.3.4关于层合板的设计要点汇总60

5.4夹层板结构60

5.4.1概述60

5.4.2蜂窝夹层结构设计要求61

5.4.3面板设计61

5.4.4蜂窝芯子设计62

5.4.5连接设计62

5.4.6胶粘剂64

5.4.7蜂窝夹层结构分析64

5.5框架结构65

5.5.1框架结构类型65

5.5.2框架结构设计要求66

5.5.3框架结构设计67

5.5.4连接设计69

5.6杆系结构71

5.6.1概述71

5.6.2杆件设计71

5.6.3接头设计73

5.7外部连接构型设计73

参考文献75第6章分析一般过程76

6.1概述76

6.2尺寸稳定结构分析的目的76

6.3尺寸稳定结构分析内容76

6.4模型建立77

6.5载荷分析79

6.5.1载荷类型确定79

6.5.2载荷工况制定80

6.6指标计算81

参考文献86第7章时域分析方法87

7.1概述87

7.2热弹性分析87

7.2.1概述87

7.2.2模型建立87

7.2.3边界条件89

7.2.4模型检验89

7.2.5温度场映射90

7.2.6热弹性计算应用实例95

7.3湿弹性分析97

7.4重力释放分析98

参考文献99第8章频域分析方法100

8.1概述100

8.2尺寸稳定性频域分析一般流程100

8.3傅里叶变换101

8.4窗函数102

8.5频谱校正103

8.5.1线性调频变换校正方法103

8.5.2Quinn校正方法104

8.5.3插值傅里叶变换校正方法104

8.5.4校正方法小结105

8.6拟合误差105

8.7频域分析实践中的问题107

8.7.1初值的影响107

8.7.2瞬态影响107

8.7.3数据长度对计算精度的影响109

参考文献112第9章不确定性分析方法113

9.1概述113

9.2不确定性来源与分类113

9.3不确定性分析过程114

9.4不确定性建模方法115

9.4.1概率方法115

9.4.2非概率方法117

9.5不确定性传播118

9.5.1随机不确定性传递分析118

9.5.2认知不确定性分析方法119

9.6灵敏度分析121

9.6.1概述121

9.6.2局部灵敏度分析121

9.6.3全局灵敏度分析121

9.6.4灵敏度的度量122

9.7近似模型123

9.7.1概述123

9.7.2拟合124

9.7.3验证124

9.7.4多项式回归模型125

9.7.5多元自适应回归样条模型126

9.7.6克里格模型126

9.7.7径向基函数网络127

参考文献128第10章层合结构不确定性传递129

10.1概述129

10.2单向复合材料不确定性传递129

10.2.1概述129

10.2.2分析材料选择129

10.2.3基于蒙特卡洛方法的不确定性传递130

10.2.4基于区间理论的不确定性传递131

10.2.5灵敏度分析133

10.2.6纤维体积含量的不确定性传递136

10.2.7小结139

10.3层合复合材料不确定性传递140

10.3.1概述140

10.3.2层合板参数选择140

10.3.3不确定性传递特性分析141

10.3.4铺层数与不确定性传递141

参考文献145第11章蜂窝夹层结构不确定性传递147

11.1概述147

11.2蜂窝夹层结构模型147

11.3不确定性因素148

11.4简化模型148

11.5传递特性分析150

11.6灵敏度分析150

第12章基于贡献度的关键部件识别155

12.1概述155

12.2贡献与贡献度定义155

12.3识别关键部件156

12.3.1单位载荷贡献度156

12.3.2在轨载荷贡献度157

12.4依据贡献度改善指标159

12.5热设计与机械设计的贡献度161

12.6贡献度特性小结162

第13章基于DOE分析的关键部件识别163

13.1概述163

13.2试验设计定义163

13.3DOE术语163

13.4DOE分析过程164

13.5试验方法164

13.6回归分析165

13.7方差分析166

13.8DOE分析示例167

13.8.1在轨载荷下DOE分析167

13.8.2单位载荷DOE分析170

13.9关键区域识别小结171

参考文献172第14章优化方法173

14.1概述173

14.2优化分析流程173

14.3优化目标174

14.4典型工况175

14.5关键部件识别与参数灵敏度分析177

14.6优化算法177

14.6.1概述177

14.6.2梯度局部优化法177

14.6.3无导数局部优化法178

14.6.4无导数全局优化法179

14.6.5算法对比及选择180

14.7不确定性分析181

第15章试验验证182

15.1概述182

15.2尺寸稳定性验证流程182

15.3热膨胀系数测量183

15.3.1物理量定义185

15.3.2测量方法185

15.3.3试验件设计186

15.3.4测试步骤187

15.4热变形测量187

15.4.1概述187

15.4.2试验目的188

15.4.3试验方法分类188

15.4.4温度场模拟方法188

15.4.5变形测量方法190

参考文献194

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