Impulsive Load Destructive Effects Reduction in Launch Vehicles Using Structural Joint

Kashani, Hamed

doi:10.30699/jsst.2023.1436

Impulsive Load Destructive Effects Reduction in Launch Vehicles Using Structural Joint

Document Type : Technical Note

Author

Hamed Kashani

Assistant Professor, Aerospace Research Institute, Ministry of Science, Research and Technology, Tehran, Iran .

10.30699/jsst.2023.1436

Abstract

Aerospace systems and subsystems are subjected to impulsive loads due to several reasons like engine start and burnout, separation, and so on. These loads may make temporary or permanent failures in some sensitive components or subsystems. To avoid these failures some constraints should be consider in design mechanical process. Another approach can be reducing the load level in transmission path without any change in the source of load and without adding any new component and only with design optimization of available components i.e, structural joints destructive effects of impulsive loads. This paper uses analytical results of joints behavior to present practical solution for minimizing load transmission through the joint

Keywords

Impulsive load

friction joint

bolted joint

normal joint

parallel joint

oblique joint

Subjects

Space subsystems design: (navigation, control, structure and…)

Article Title Persian

کاهش اثرات مخرب بار دینامیکی ضربه در ماهواره‌برها به کمک اتصالات سازه

Author Persian

حامد کاشانی

استادیار، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم تحقیقات و فناوری، تهران، ایران

Abstract Persian

سامانه‌های هوافضایی و زیرسامانه‌های آنها به دلایل گوناگون مانند روشن و خاموش شدن موتورها، جدایش اجزای گوناگون در طول پرواز و غیره در معرض بار ضربه قرار می‌گیرند. بار ضربه می‌تواند سبب خرابی موقت یا دائمی برخی سامانه‌ها گردد. برای پیشگیری از این خرابیها در طراحی مکانیکی اجزای حساس به ضربه و ایزولاسیون آنها باید تمهیدات گوناگونی پیش‌بینی شود. رویکرد دیگر می‌تواند کاهش سطح ضربه وارد شده در مسیر انتقال باشد. بدون ایجاد تغییر در منشا ضربه و بدون افزودن اجزای جدید به سامانه و تنها با بهینه سازی طراحی یکی از اجزای موجود در این سامانه‌ها که همان اتصالات سازه هستند می‌توان از اثرات مخرب ضربه به میزان قابل توجهی کاست. در این مقاله بر مبنای نتایج رویکردی تحلیلی راهکارهایی عملی برای نیل بدین مقصود ارائه می‌شود

Keywords Persian

بار ضربه

اتصال اصطکاکی

اتصال پیچ

اتصال عمود

اتصال موازی

اتصال اُریب

[1] S.A. Leadbetter, JR Alley, and L Vernon , "Prediction and Measurement of Natural Vibrations of Multistage Launch Vehicles". AIAA Journal, Vol.1 , No.2, pp. 374–379, 1963.

[2] H. Ahmadian and R. Hashemi, "frequency response of nonlinear joint structures," 14^th Conf. Mechanical Engineering, Isfahan University of Technology, 2006 (in Persian).

[3] H. Nazhafi, P. Asgharifard, and H. Ahmadian, "Analytical development of single - dimensional friction model and determination of transition boundary from adhesion areas to landslide," Journal of Aerospace Mechanical, vol. 45, no. 4. 2016 (in Persian).

[4] H., Kashani, "Analytical parametric study of bi-linear hysteretic model of dry friction under harmonic, impulse and random excitations". Nonlinear Dynamics, Vol., 89, No. 1, pp. 267-279, 2017 (in Persian).

[5] H.Kashani, "Analytic Approach to the Shock Response Spectrum of Friction Joints". AIAA Jornal,Vol. 57, No.9, pp. 4085–4092, 2019 (in Persian).

[6] Y. Song, and et al, "Simulation of dynamics of beam structures with bolted joints using adjusted Iwan beam elements". Journal of Sound and Vibration,Vol. 273, No,1-2, pp. 249-276, 2004 (in Persian).

[7] L. Li, and et al, "Frequency spectrum analysis of the rotor system with bolted joint: Numerical and experimental verification." Applied Mathematical Modelling, Vol, 118, pp. 745-761, 2023.

[8] M. Mahmoudi, M. Kosari, M. Lorestani., " Experimental Evaluation of the Effect of Contact Surfaces on Friction Resistance of Bolt Connections." Journal of Ferdowsi Civil Enginnering, Vol, 33, No.3, pp. 69-84, 2020 (in Persian).