固体火箭发动机前壳体应力分析

固体火箭发动机壳体的前封头上,为了安装点火器,需要开一个极孔,用螺纹环或法兰与点火器连接。即使与壳体连接处用变厚度的锥颈过渡加强,一般在与壳体连接处仍有较高的应力集中存在,致使壳体的承载能力下降。另外,为了级间连接的需要,在封头上还要焊以圆筒形的裙部,在内压力作用下,裙的变形及受力情况也是设计者所关心的。尽管发动机壳体的后封头上还要开一个比较大的孔,但前后封头之间有较长的圆筒部分,由边缘效应理论,可将前、后壳体分别进行处理。     

混杂纤维缠绕壳体结构分析与设计

讨论了固体火箭发动机壳体的混杂纤维缠绕问题。给出了混杂纤维缠绕层厚度比的确定方法。以网格理论为基础，得到了混杂纤维缠绕圆筒壁厚和爆破压强的计算方法以及混杂纤维缠绕封头的分析方法。算例表明，给出的设计计算方法可用于混杂纤维缠绕壳体的初步设计。     

纤维缠绕壳体前后接头连接密封结构强度和刚度计算与试验

分别用铁摩辛柯材力法和本文提出的半离散、半解析方法,对固体火箭发动机燃烧室复合材料壳体前后接头连接密封结构的强度与刚度进行了理论分析与计算,并和试验结果进行了对比。     

焊接结构对某型金属波纹管使用寿命的影响分析

针对某补偿器波纹管出现的疲劳泄漏问题,开展了焊接结构对波纹管使用寿命的影响分析研究。首先,利用微结构分析的方法研究焊接结构形貌特性,并分析裂纹扩展机理,建立焊接结构的有限元模型;然后,利用子模型方法,对不同厚度焊缝的工作应力进行了计算分析,并提出波纹管焊接结构优化方案;最后,基于计算结果和疲劳寿命理论,对原始、改进波纹管焊接结构抗疲劳能力进行了分析。结果表明:1)原始焊接状态下,波纹管上封头连接环处易出现焊接缺陷,厚、薄焊缝处最大应力分别为462.84MPa和816.81MPa,超出了材料的疲劳极限,是波纹管低周疲劳破坏的主要原因;2)理想无焊接缺陷状态下,该型波纹管上封头连接环焊缝区的最大应力大约为260MPa,安全系数约为2;3)改进型波纹管连接环焊缝焊趾区最大应力为113MPa,安全系数约为4。本文的研究可为金属类波纹管的焊接结构优化和耐久性分析提供参考。     

固体火箭发动机动力相似模型缩比准则

本文根据相似理论,用量纲分析法推导出固体火箭发动机动力相似模型缩比准则,以药柱和壳体缩比模型为例进行了有限元计算,结果表明,本文推导出的缩比模型准则完全适用于药柱和壳体结构,由梁模型推导出的缩比关系只适用于药柱,不适用于壳体。     

固体火箭发动机金属壳体的破坏压强及其概率

用弹塑性理论推导出以幂函数形式表示的高强钢制做的固体火箭发机壳体的塑性破坏压强及其概率计算公式，用断裂力学推导出壳体表面存在裂纹缺陷时的脆性破坏压强及其概率计算公式。     

复合材料壳体弹性常数确定的实用方法

本文提出了由已知的壳体参数及壳体内压和轴压时测得的应变,利用最小二乘法确定固体火箭发动机纤维缠统壳体弹性常数的方法。     

火箭级间段连接螺栓失效数值模拟

火箭级间段采用多个螺栓盘式连接,在高速飞行过程中,箭体受横向异常载荷的作用,导致连接螺栓相继失效.本文利用非线性有限元软件ABAQUS,对单个螺栓的失效进行数值模拟（包括无螺纹单螺栓应力模型和有螺纹单螺栓破坏模型）,计算得到的失效破坏载荷与试验测定的破坏载荷进行对比.考虑火箭全箭飞行过程中遭受的横向异常载荷,对级间段连接螺栓的相继失效进行数值模拟.     

固体发动机的密封问题

对固体火箭发动机密封的充分必要条件及密封界面上的应力分布进行了分析。为了提高密封的可靠性，对Ｏ形圈密封结构设计提出了若干建设性意见。     

固体发动机结构安全系数与可靠度

对应力－强度型的结构可靠问题，只要适应应力和强度的变差系数，就可由安全系数确定结构可靠度，或由结构可靠度确定安全系数。     

薄壳机匣开孔补强的应力集中分析

发动机机匣上安装凸台结构，可简化为机匣壳体开孔后用围壁和加强板组合补强的力学模型。文中从弹性力学的基本公式出发，采用上述简化模型，得到了壳体孔边应力分析的计算公式，并编制了计算程序，进行了实例计算，获得了发动机机匣各种安装凸台的应力集中系数。本文的研究成果对合理地确定机匣安装凸台的几何形状和尺寸具有参考价值。     

近地点变轨固体火箭发动机平衡试验

对长二捆近地点变轨固体火箭发动机动平衡用校验转子、工装、空载／满载发动机、卸载／不卸载发动机以及有无喷管发动机等各种状态下动平衡参数进行了试验研究，并对其动平衡在数进行了理论计算。     

2.4m风洞壳体水压试验技术

水压试验是风洞洞体建造过程中作为检验设计、施工质量的重要手段。本文主要阐述2.4m风洞承压壳体整体水压试验的技术特点、试验目的及总体技术方案,简要介绍了以壳体应力分析结果为参考并结合风洞结构设计经验的风洞壳体位移、应力及支座反力监测部位选择方法,简要给出了风洞壳体整体水压试验的关键步骤,并将水压试验测量结果和应力计算结果进行了比较。2.4m风洞承压壳体整体水压试验的一次成功表明:基于壳体应力分析技术和独特的水压试验程序的2.4m风洞水压试验技术是安全可行的。     

线性理论在壳体稳定性分析中的适用性评估(摘要)

采用线性理论作壳体稳定性分析,对于典型壳体,在工程设计中已有了广泛的应用,但对于形状比较复杂的旋转壳,没有解析解可循的情况,一般是采用有限元素法来解决。显然对于通常的光壳来说,以往已得到证实,线性理论是不可直接应用的,但对于其它类型的壳体,线性理论是否适用?要圆满地回答这问题,目前仍有很大困难。自从Koiter理论发表后,较为合理地解释了光圆筒壳轴压失稳的临界应力的线性理论预示值与试验值的偏差本质,是壳体的初缺陷和失稳变形非线性(包括失稳前和失稳后的整     

减速器壳体结构振动与辐射噪声分析

从减速器壳体的振动特性出发,对由振动引起的辐射噪声进行了深入的研究;基于声振耦合理论,运用有限元和边界元的计算方法,实现了对减速器的振动噪声的虚拟再现,为减速器的减振降噪优化设计奠定了良好的设计基础。在建立良好有限元模型基础上,计算了减速器壳体结构的振动特性以及壳体表面典型节点处的声学量。设计了减速器缩比模型试验,定性分析灌注阻尼特性对减速器壳体结构的影响。通过对比壳体结构的响应特性,分别从理论和试验上得出了灌注阻尼在测试频段内的减振效果。     

大型火箭发射时发动机噪声预示方法研究

用发动机等效出口直径做为特征尺寸,并假设出口参数相同(实际上,对同一类型火箭发动机,出口参数很相似)。用出口直径对观测点位置进行规一化,用出口直径和推力对声压级规一化,考虑到在声传播过程中,大气衰减与频率的二次方成比例,高频声波比低频声波衰减快,在喷口附近频谱的谱峰频率较高,在远离喷口处,谱峰频率移向低频,实测结果也是如此,因此引出了一个规一化谱形修正因子,连同出口直径一起对频率进行规一化。最后由‘数据’火箭的实测数据得到了三条曲线。对误差做了分析,并对部分误差提出了修正方法。可给出新火箭任一位置的总声压级和三分之一倍频程频谱。     

俄罗斯中央机械研究院强度研究中心简介（三）

俄罗斯中央机械研究院强度研究中心的静强度研究室所采用的分析方法和手段如下：OSESIM软件，计算轴对称负载时由复合材料构成的三层壳体结构的应力应变状态（折线模型）：CAIIPOK软件系统，以非线性数学编程方法为基础设计最优薄壁加固结构：DEMOH软件系统，计算借助有限元模拟的承重结构的最优参数;软件系统，计算热动力负载时厚度不均匀多层旋转壳体的应力应变状态和临界负载；小周期负载时金属结构寿命的分析方法和损伤的等效性准则等。     

发动机机匣低循环疲劳寿命的预测

本文介绍了一种基于局部应力应变法的发动机机匣低循环疲劳寿命预测方法。文中提出了确定机匣载荷谱的建议,论述了在多向应力状态下应如何确定等效应变,使在单向应力状态下确定的应变幅-疲劳寿命曲线可适用于多向应力状态。根据飞行的特点,提出了确定发动机机匣可靠性寿命的计算方法,最后通过实例,证明了所介绍的方法具有较好的精度。本方法比较简便,是一种很有前途的预测法。     

密实织物伞形状和应力计算研究

建立了充满稳定状态下密实织物伞形状和应力计算的理论模型。将充满的伞看成柔软的壳体，用力学原理建立伞绳（伞衣上径向加强带）和伞衣幅中线的力平衡方程。伞绳和伞衣处理成非线性弹性构件。考虑伞衣中线上的子午向应力，得到了一个双轴应力模型。结合伞充满状态下几何大变形的几何关系式，得到一组含６个微分方程的非线性微分方程组。从伞顶孔开始，利用伞顶处的边界条件，离散积分至伞底，校对伞底处的另一边界条件，如不满足再从伞顶开始进行迭代，直至满足伞底边处的边界条件。由此编成进行非线性迭代数值求解程序ＣＳＬＡＰ。选用一具典型的平面圆形伞进行了验证，结果很好     

火箭动态弯矩测量的频响特性分析

介绍了火箭动态弯矩测量的方法和原理,利用横向弯曲振动梁理论,首次推导了悬臂梁和自由梁的端面弯矩动态放大倍数表达式,对箭体结构偏保守地计算了不同边界条件的载荷动态放大倍数。动态弯矩测量的频响范围可达到100Hz,测量部段的壳体响应频率(约150Hz)不影响30Hz以下的截面载荷测量结果,箭体动态弯矩测量方法的频响特性满足测量要求。另外分析了箭体直径变化的影响,比较了箭体动态弯矩测量与风洞测力天平的异同。