空间系统爆炸分离冲击资料 第Ⅰ卷

本文目的是给出NASA Goddard合同NAS5—15208的研究成果,研究的主要目的是综合和分析空间工业爆炸分离冲击资料,以提供一份完整的冲击数据报告并增进对冲击数据所包括参数的理解。研究的内容有: A)空间系统爆炸分离冲击资料的汇集 B)瞬态爆炸分离冲击特性的确定 C)典型的可供使用的爆炸分离冲击资料的品质估价 D)地面试验和飞行测量系统介绍 E)结构和(或)仪器的设计指南的制订 F)试验模拟技术的介绍 G)按冲击性质和破坏效果对爆炸分离系统的分类 H)结构型式和材料对冲击特性影响的分析 I)有待今后研究的项目 J)冲击传播理论的应用 K)地面试验项目收集和处理的全部2837个测量值载于卷Ⅱ到卷Ⅴ的资科中,这些数据是从空间工业和政府各代理机构的调查及洛克希德导弹与空间公司转订的合同中得到的。卷Ⅰ包括所完成的工作的叙述及分析概要,卷Ⅵ给出了一套应用于结构和设备的爆炸分离冲击环境设计指南。研究的结论载于本卷的5.1节中,今后研究的项目中包括三个方面:破坏和失效准则,冲击传播理论和模拟技术。这三个课题今后试验项目的梗概载于本卷的2.9节中。     

测量技术

NOL铜球加速度计《NASA N66—21122》本报告描述了美国海军军械实验室(NOL)研制的几种球破碎器和峰值读出加速度计。应用它们就能以简单方法记录复杂的冲击,冲击谱的一些概念也适用。讨论了调整铜球加速度计记录冲击峰值的新方法。十个这种型式的加速度计就可复盖大约30至450000g这一冲击范围。相应的自然频率范围为244CPS至14800CPS。     

爆炸螺栓冲击载荷作用下的捕获系统力学性能研究

本文对爆炸螺栓冲击载荷作用下的捕获系统(包含捕获器、预紧螺栓)进行强刚度分析,研究捕获系统在不同预紧力矩/同一冲击载荷作用下的力学响应。结果表明,捕获系统在冲击载荷作用下,预紧螺栓、捕获器的力学性能响应随着拧紧力矩的变化而变化,在相同冲击载荷作用下,40N·m拧紧力矩下的捕获器冲击受力面的变形量比0N·m拧紧力矩要小,同时40N·m拧紧力矩下的预紧螺栓和捕获器根部应力水平也较0N·m拧紧力矩有所降低,局部区域已达到塑性变形,存在断裂风险。此次分析研究为后续结构优化提供一定的数据支撑,该技术成果可直接应用于火工品连接—分离结构系统,具有广泛应用价值。     

冲击环境与质量载荷效应

一、引言在制定或实施产品部件冲击规范时,常遇到这样一个问题:部件重量(质量载荷)的变化是否要导致部件冲击环境(规范)的改变?资料[1]汇编了美国很多公司的一些产品冲击试验数据,其中有关数据表明,部件重量变化对冲击环境没有什么影响,但文中又认为部件重量变化要影响到冲击环境,因此建议对此矛盾问题作进一步专门研究。后来就出现资料[2],此文作了大量冲击试验及冲击谱计算与比较工作,最后发现部件重量变化与冲击环境之间不存在可以预示的关系,其结果仍     

典型脉冲的冲击响应谱

在冲击环境研究中,大多数人都用冲击响应谱作为衡量冲击运动效果的尺度,用它规定环境条件。所以冲击响应谱是研究冲击环境必不可少的工具。为了分析的方便以及由于试验设备的限制,目前在我国制定冲击条件和做冲击试验大多还是以典型脉冲输入为基础来处理问题。为了便于冲击环境的研究,应当给出典型脉冲在各种阻尼下的响应谱。目前在资料中仅见有某些零星结果,还没有系统的成套资料,特别是缺少有阻尼情况的冲击响应谱资料。有鉴于此,本文给出矩形波、末端峰锯齿波、半正弦波和     

题录

设i}·报动傲度试验宝的一种方法。 《Jo:r:一几1 ofT二nv’,·on‘:e:tal Seie纽ees,丫018潘兴吩弹‘、川以及‘l’汽LN尺7高低温试验。 《AO一272肠3》通过应川载荷速率法进行高温结构试验的宝温模拟。 《中国科情所取书号417376火》’犷、l讨卜;区计划川的光进结构部件、组合件的没计和试验。 《N、S入N 71一公,467》J目于极高扩猛的套装式热偶。 《NASA一CASE一LEW一10854一l》科学研究IJ.星A乙ur,热空间环境模拟试验。。:‘IJ‘;尸名z一几口》—33一《NASA一N71一12722》塞间环境模拟以及热具空试验. 《NASA N7z一2717…     

矩形管湍流冲击射流场的PIV实验研究

湍流冲击射流在工程和军事工业中都具有广泛的应用。采用粒子图像测速(PIV)技术,在射流雷诺数为20000和喷口-冲击板间距为4倍喷管水力直径的条件下,对矩形管湍流冲击射流场进行了实验测量,得到了主射流区和冲击区附近测量截面上的平均速度和涡量分布。结果表明,由于射流的卷吸及其与环境流体之间的相互作用,使得射流边界处具有很高的涡量;在流场的流出区域存在一个显著的回流区,这是半封闭冲击射流场的特征结构之一。     

服役环境下材料S-N曲线的BP模型

目前常规条件下各种金属材料的S—N曲线已基本完备，但是考虑腐蚀环境影响的S—N曲线还很少见。本文研究了在加速腐蚀当量环境谱作用后，LY12-CZ铝舍金材料的S—N曲线随日历年限的变化规律。首先，将试件暴露于加速腐蚀环境中，进行0年、3年、8年和13年的腐蚀试验。其次进行常幅谱下的疲劳试验。试验结果表明：腐蚀环境作用后的疲劳寿命均值随日历年限的增加显著降低，而变异系数呈增长的趋势。鉴于腐蚀环境作用后的S—N曲线具有较强的非线性，本文采用反向传播网络对加速腐蚀后的疲劳试验结果进行训练，建立了日历腐蚀环境下材料S—N曲线的BP模型，仿真结果与试验结果吻合较好。     

新型摆锤式冲击响应谱试验台的研制

摆锤式冲击响应谱试验台是爆炸冲击环境远区模拟的主要设备之一。现有摆锤式冲击台摆锤提升速度慢、负载小、响应加速度量级小,不能满足试验需求,需要研制大负载高量级的摆锤式冲击台。在新型冲击台的设计中提出了一种新的摆锤提升方法,实现了摆锤的快速提升和防二次冲击。经测试,新型冲击台各项指标均达到设计要求,其性能分析对后续冲击响应谱台的设计和试验调试有一定的指导作用。     

双层响应板式爆炸分离冲击环境模拟试验研究

爆炸分离冲击环境是航天器所经历的最严酷的力学环境之一,为了避免一些箭载仪器设备或者结构在飞行中损坏,因此需要进行爆炸分离冲击环境试验。针对高量级爆炸分离冲击试验设计难、影响试验结果因素多的特点,作者提出了基于机械撞击方式的双层板式爆炸分离冲击环境模拟方法,同时该方法也适用于火工品激励方式的爆炸冲击模拟试验。本研究中首先建立双层板式爆炸冲击环境模拟装置的有限元分析模型,采用Latin超立方的试验设计优化方法,确定试验样点,并进行撞击过程的计算模拟,然后对有限元模型中的关键参数进行优化设计,使获得的计算结果和试验结果的偏差最小。最后,用有限元模拟结果对优化的设计进行了验证,结果表明基于优化的计算模拟时间被大大压缩,其可实现冲击环境模拟试验的预测,对关键参数的处理方法可以用于其它类型试验的试验装置设计中,并可以大大提高了整个试验的准确性和效率。     

用于捕获轨迹风洞试验的三自由度转角头设计

设计了用于FL-12风洞捕获轨迹试验的三自由度转角头装置，该装置为机电一体化设备。介绍了三自由度转角头装置的结构设计，控制系统设计，驱动元件的选型计算及校核，并对装置进行了静力学与动力学分析以验证设计结果。结果表明，和现有装置相比，该三自由度转角头在俯仰和偏航方向的载荷能力均由100N·m提升至250N·m，可控制精度由0.1°提升至0.05°，在滚转方向的载荷能力由10N·m提升至20N·m，可控制精度由0.1°提升至0.05°。通过对试验装置风洞适用性的研究，在设计中对驱动元件及线缆的结构、整流装置的外形、装置总体尺寸等进行了优化，改善了现有设备线缆外露，外形整流性能较差以及风洞堵塞比较大等问题。     

我应邀参加美国第53届冲击振动讨论会

美国第53届冲击振动讨论会,于1982年10月26日至28日在美国马萨诸塞州丹佛城举行。由北京工程环境试验站柯受全、北京强度环境研究所褚桂敏、北京机电工程总体设计部张万付组成的三人小组应邀出席了会议。冲击振动讨论会由美国海军试验室冲击振动情报中心组织,每年召开一次,分秘密和非秘密两部分,秘密部分只有美国公民才能参加。今年的会议由美国陆军材料和力学研究中心主办。会上共发表论文69篇,简要讨论论题13则。     

基于遗传算法的冲击响应谱时域合成方法

冲击响应谱作为描述冲击环境的特征参数,广泛应用于设备冲击环境条件制订,而如何从冲击响应谱合成出时域信号,是开展冲击响应分析的基础。本文采用遗传算法开展冲击响应谱时域合成方法研究,通过构造波形基函数,并将合成信号的冲击响应谱与设计值进行比较,从而运用优化方法解决冲击响应谱时域合成问题。运用遗传算法全局优化的特点,对波形参数进行优化,得出满足冲击响应谱容差限制条件的解,并通过实例对该方法的结果进行了验证。     

新产品

Endevco公司生产的2262—200型压阻加速度计,用于火箭发射、组件试验、运输冲击、汽车碰撞等研究中测量应变和动力加速度。测量范围±200g,频率直流至1100Hz. 译自《ENVIRONMENTAL QUARTERLY》1970 NO 1.P 36 Setra Systems公司生产的压缩气体薄膜阻尼式(非颤动式)加速度计,具有±100至±10000g这么宽的冲击测试范围。其过载可高达50000g;自然频率为17000Hz;输出大于1伏直流;温度范围为-65°至 250℉。     

摆锤式冲击响应谱试验台的仿真研究

摆锤式冲击响应谱试验台是模拟爆炸冲击环境的一种较好手段,它能够模拟拐点频率在300Hz～2000Hz,峰值过载高达几千个g值的冲击谱型。根据该装置的结构和基本原理,本文应用有限元分析软件ANSYS,LS-DYNA等对其冲击响应谱产生过程进行了模拟,计算结果与试验数据吻合较好。此方法能够合理有效地模拟该装置的性能曲线,对摆锤式冲击试验台的设计具有指导意义。     

用火工品产生中高量级冲击的试验技术研究

用可控的火工品爆炸源在冲击台上模拟冲击具有快捷、稳定、量级高的特点,是一种极有潜力的试验技术.通过研究多种连接和衰减形式下的冲击特性,确定了一种多板平台结构,并进行多次冲击性能测试来探索试验技术的可行性. 试验结果表明：试验的可重复性、台面的环境均匀性较好;冲击谱偏差和冲击的量级虽然可以接受,但控制起来有一定的难度.要使火工品为爆炸源产生中高量级冲击环境进行常规试验成为一种常规的试验技术,还需要进一步的研究和发展.     

运载火箭助推器关机冲击载荷减缓方法研究

新一代火箭发动机推力大,关机时刻推力变化快,火箭纵向冲击载荷显著增大。纵向冲击载荷的显著增加,不仅会增加有效载荷及箭上设备抗振环境设计代价,还给箭体结构设计带来了较大负担,严重影响全箭舒适性和整体结构效率。本文对该冲击载荷进行研究,提出了一种利用发动机关机时序抑制纵向冲击载荷的减载方法,经过理论分析和仿真计算验证,减载方法具有良好效果。     

用适应性理念指导短程客机概念设计

提出一种适应性设计理念,以应对飞机概念设计中用户需求、竞争环境、先进技术成熟度等不确定性因素。其基本思想是在飞机概念设计中应事先为后继机型应用新技术预留发展空间,以便后继机型能适应新的用户需求和竞争环境。根据适应性设计的理念,对一种短程客机的基本机型及其后继机型进行了概念设计。短程客机基本型采用尾吊布局型式,目的是为后继机型应用新型发动机和先进机翼气动技术预留发展空间。基本机型N1配装齿轮传动涡扇发动机和超临界后掠翼;第二代机型N2-A和N2-B分别采用开式转子发动机或小后掠自然层流机翼技术;第三代机型N3同时采用开式转子发动机和小后掠自然层流机翼技术。基本型与后继机型自然过渡,形成飞机族,具有很好的继承性。对飞机族的评估表明,两种第二代机型的油耗比基本型分别低17%和7%;第三代机型的油耗比基本型低26%。整个客机系列具有很好的可持续发展能力。     

导弹冲击规范的制订及其可靠性

导弹环境会对弹上设备产生一定的破坏作用。设备应能经受这些环境的作用而不损坏,才能保证导弹成功飞行。为此,导弹还处于设计研制阶段,就必须予示这些环境,制订设计和试验规范。那么,应该采取什么途径来制订这种规范,如何定量地估计它的可靠度,是两个很值得研究的问题。本文以冲击规范为例,给予粗浅的说明。     

不同Q值间冲击谱的转换

冲击谱分析中有一个重要参数放大系数Q(或阻尼系数ζ=1/(2Q)),在工程问题中经常需要将一种Q值下的冲击谱图转换为另一种Q值时的冲击谱图。为此,资料和提出了通过统计分析给出转换系数的方法来得到冲击谱的粗略估计。所谓转换系数是指:将冲击时间历程在各种Q值下计算冲击谱,将这些冲击谱除以某一特定Q值(通常取Q=10)时的冲击谱,这样得到的就是对此特定Q值时冲击谱的转换