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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
高超声速飞行器是21世纪世界航空航天事业发展的一个主要方向，对国际战略格局、军事力量对比、科学技术和社会经济发展以及综合国力提升等都将产生重大和深远的影响。对高超声速飞行器结构的设计在空气动力、材料和推进技术等方面都存在很大的技术发展跨度，而其中的热强度题目是高超声速飞行器设计的关键题目。本文完成了热结构从气动加热、热强度计算到结构可靠性分析的设计流程，并参考美国的X-43A飞行器，建立了典型的高超声速飞行器前缘结构模型，通过商用有限元软件ANSYS进行了相应的计算。 在传统的热强度分析中，传热计算的目的在于获得结构的温度分布，强度题目以此作为温度边界的初始条件进行计算。高超声速飞行器由多个结构部件组合而成，工作过程经历严酷的热负荷，传热流动和结构边界的耦合作用明显，传统的热强度分析方法对于耦合题目的研究依然有待发展，技术还不完善，不能对实际工作情况加以准确地预测，这就需要进行多场耦合分析。文中通过瞬态热分析和静力学分析进行交替求解，采用温度场和应力场（变形）双时间步协同推进技术来模拟耦合过程。利用气动计算获得的结构表面冷壁热流和恢复焓，考虑结构热变形对界面热导的影响，进行动态计算。由算例验证了算法的可行性和精度。在此基础上，对飞行器的前缘结构进行了动态的热强度分析，计算结果表明，耦合计算结果更为准确，在高超声速飞行器的热强度计算中采用耦合分析是必要的。 可靠性分析是在确定性分析的基础上，考虑随机因素的影响，对题目的分析给予了更为完整的描述。文中将材料属性、几何尺寸以及环境因素作为基本随机变量，综合考虑多种失效模式，给出了高超声速飞行器结构系统可靠性分析的方法。文中，依据随机变量的分布类型，应用中心组合设计法选取样本点；分别对每组样本点进行结构的热强度计算；应用二次函数拟合响应面，并定义结构的功能函数，计算部件的可靠度；按照多失效模式下串联系统的可靠性分析方法，计算出结构系统的可靠度；本文最后还给出各随机变量的灵敏度分析。结果表明，结构在给定工况下具有较高的可靠度，失效最可能发生在结构前端点，材料属性、几何尺寸以及环境因素的随机性对高超声速飞行器前缘结构的温度分布、载荷水平、应力状态等产生了较大的影响，在设计时需要给予特别的关注。 整个计算过程对于高超声速飞行器的热结构设计和分析提供了一些有益的参考，具有一定的工程实用价值。 |
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发表于 2023-9-26 20:22:37
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