整体壁板填料辅助滚弯成形的动力显式分析方法

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1、第21卷第3期航天器工程V01．21NO．32012年6月SPACECRAFTENGINEERING41整体壁板填料辅助滚弯成形的动力显式分析方法赖松柏陈同祥于登云(1北京空间飞行器总体设计部，北京100094)(2中国航天科技集团公司，北京100048)摘要基于动力显式有限元方法，研究了整体壁板填料辅助滚弯成形分析方法。为了评估动力显式方法分析准静态问题的动态效应，引入系统动能和内能的比值作为动态影响误差，给出了确定虚拟加载速度的准则，建立了整体壁板填料辅助滚弯成形动力显式有限元模型，并进行了应力应变分析，最后对显式建模方法进行了验证。由此，为整

2、体壁板结构参数和成形工艺参数设计与优化、成形失效分析等提供了有效的分析手段。关键词整体壁板；滚弯成形；动力显式；有限元法；虚拟加载速度中图分类号：V414文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2012．03．007DynamicExplicitAnalysisMethodforRollBendingFormingofIntegrallyStiffenedPanelwithRubberFillerLAISongbaiCHENTongxiangYUDengyun(1BeijingInstituteofSpacecraf

3、tSystemEngineering，Beijing100094，China)(2ChinaAerospaceScienceandTechnologyCorporation，Beijing100048，China)Abstract：DynamicexplicitFEMforrollbendingofintegrallystiffenedpanelwithrubberfillerisstudied．Inordertoevaluatedynamiceffectofdynamicexplicitmethodforquasi—staticproblem，．

4、theratioofkinematicenergytointerna1energyisintroducedasdynamiceffecterror，andacrite～rionofvirtualloadingvelocityselectionisproposed．DynamicexplicitFEMmodelforrollben—dingofintegrallystiffenedpanelwithrubberfillerisestablished，andthenstressandstrainofpanelandrubberfillerareanal

5、yzed．Finally，dynamicexplicitmethodisverifiedbystaticimplicitmethod．Thispaperprovidesaneffectiveanalysismethodfordesignandoptimizationofstructur—alparametersandformingprocessparameters，andfailureevaluationinforming．Keywords：integrallystiffenedpanel；rollbendingforming；dynamicexp

6、licit；finiteelementmethod(FEM)；virtualloadingvelocity广泛应用，但是整体加筋的存在，使壁板成形变得1引言困难。针对壁板滚弯成形存在筋条易失稳和断裂、划伤、变形不协调等缺陷，工程上采用了一种改进的整体壁板由于重量轻、刚度大、效率高、密封性工艺方法：填料辅助滚弯成形，成形时在壁板的型腔能好以及可靠性高等优点，在空间站密封舱结构中内添加易去除的橡胶填料，主要通过大量的试验来收稿日期：2012—02—13：修回日期：2012—03—28作者简介：赖松柏(1984一)，男，博士研究生，从事航天器结构设计与分

7、析研究工作。Email：lsb0114@126．COITI。42航天器工程选择填料和成形工艺参数。对整体壁板填料辅助滚弯成形进行仿真分析，可以替代或减少工艺试验，也2动力显式有限元方法及其在准静态有助于了解壁板和填料的应力应变、优化工艺参数、问题中的应用预测回弹量、确定残余应力分布以及筋条失稳断裂风险。2．1动力显式积分算法及其条件稳定性壁板填料辅助滚弯成形的仿真分析，是一个涉动力显式算法采用中心差分法对运动方程进行及多重非线性和复杂接触的准静态问题。对于静态显式积分，由一个增量步的动力学条件计算下一个和准静态非线性问题，一般采用基于虚功原理建立增

8、量步的动力学条件。在增量步开始时，动力学方非线性方程组，并通过多次Newton—Raphson迭代程为求解的静力隐式积分算