推进剂贮箱锥柱形金属膜片的翻转特性研究

基于MSC.Marc非线性有限元软件,对推进剂贮箱锥柱形金属膜片的变形进行仿真研究。模拟了膜片的翻转变形过程,分析了膜片翻转变形规律和失效因素,提出了膜片有效稳定翻转的条件。     

防热层参数对金属隔膜翻转性能的影响

当金属隔膜贮箱的增压气体为高温燃气时,一般在金属隔膜靠近气腔一侧表面喷涂防热层,对内部的液体推进剂起到隔热作用.涂层的存在相应地增加了隔膜的厚度和刚度,对隔膜翻转会造成一定的影响,以往的研究都忽略了该因素.使用MSC.Marc软件采用大变形有限元法对带防热层金属隔膜的翻转过程进行仿真分析,研究了防热层的厚度、弹性模量等参数对贮箱隔膜翻转过程的影响,得到了防热层参数与翻转的临界载荷的关系.     

钛制金属贮箱膜片的有限元分析

为了优化钛制金属膜片设计,基于有限变形理论,采用大变形弹塑性有限元方法,对金属膜片的翻转过程进行了数值模拟,分析了膜片结构对其翻转行为的影响。仿真计算结果表明,支撑结构及贮箱内壳体的限位设计是保证半膜实现多次反复平稳翻转的重要部件。通过试验验证了钛制金属膜片的翻转过程。     

厚度梯度对钛制椭球形膜片翻转性能的影响分析

金属膜片是推进剂贮箱的重要组成部件。为研究椭球形金属膜片式贮箱的膜片翻转特性,通过MSC.marc软件,采用大变形弹塑性有限元法对不同厚度膜片的翻转过程进行仿真。结果表明:膜片采取适当的渐变厚度设计可修复翻转过程中的不对称变形,厚度梯度变化会影响膜片翻转压差与膜片型面的稳定性。     

金属膜片贮箱膜片变形的数值模拟与失效分析

根据弹塑性有限变形理论，用有限元法建立了卫星推进系统贮箱金属膜片变形的有限元分析模型。在一定条件下，模拟了贮箱金属膜片的变形翻转过程，分析其翻转的特点，以及变形过程中表面压力、顶点径向位移和卷边处应力的变化，并给出了膜片失效原因。研究表明，数值模拟与试验结果较为吻合，所建分析模型合理。     

金属膜片充压翻转的动态仿真方法研究

弧长法是目前膜片翻转仿真使用最普遍的方法,但该方法存在收敛性差、计算效率低等问题。基于理想气体状态方程,建立锥柱形金属膜片充压翻转的流固耦合有限元模型,提出膜片充压翻转的显式动态仿真法。通过与基于准静态分析的弧长法分析结果和实验结果的对比,验证了显式动态仿真结果的合理性。研究了充气速度对膜片翻转过程中压差曲线和偏心程度的影响。所提方法计算效率高,解决了目前仿真分析中存在的收敛性问题,为金属膜片设计提供了一种重要的仿真技术手段。     

平面整体冲破式易碎盖结构设计及有限元分析

针对发射筒/箱盖的轻质、结构紧凑等新的性能需求,设计了一种凹槽式薄弱区结构的平面整体冲破式复合材料易碎盖。对于承压工况,建立了静态有限元数值分析模型,分析了易碎盖应力和变形的分布,讨论了盖体厚度和薄弱区凹槽宽度对其最大变形的影响;对于冲破工况,基于三维Hashin失效准则,建立了静态渐进损伤有限元模型,研究了易碎盖冲破的损伤失效机理,探讨了易碎盖设计参数对其冲破性能的影响。结果表明:盖体厚度、凹槽宽度与易碎盖最大变形之间均为非线性关系,且盖体厚度的变化对易碎盖的刚度和强度影响明显,而薄弱区凹槽宽度的变化对其影响较小。有限元分析结果可为进一步试验研究及制备提供技术支持。     

金属膜片贮箱膜片的数值仿真与试验验证

金属膜片贮箱中,膜片工作过程的设计计算至关重要,其翻转过程涉及到材料非线性、几何非线性等强非线性因素,传统的解析方法难以完成这样的计算。采用大变形弹塑性有限元法,用MSC.MARC软件对膜片的变形进行数值仿真,实现了膜片的翻转计算。膜片的翻转试验表明,数值仿真与试验结果吻合较好,分析方法合理可行。     

大厚度比窄焊缝不锈钢薄板缝焊工艺研究

采用电阻缝焊方法对航天推进剂贮箱用0.086 mm厚不锈钢网片(022Cr17Ni12Mo2)和1 mm厚不锈钢支板(1Cr18Ni9Ti)进行搭接缝焊工艺试验,通过控制不锈钢支板变形量和网片变形张力,检查焊缝外观质量、密封性和内部质量,解决了接头组合材料厚度比大于10:1和焊缝宽度1~1.2 mm的不锈钢薄板缝焊难题。研究结果表明,采用合适工艺参数可以避免缝焊过程焊缝成型不良等问题,保证了焊缝密封性;采用专用工装对缝焊过程不锈钢支板变形进行控制和焊后校形处理,可有效控制不锈钢薄板焊接变形;通过缝焊过程网片表面张力的调节,达到了控制网片性能的目的。     

圆柱形声腔内衬三聚氰胺泡沫降噪方法

针对运载火箭整流罩内高强度的噪声问题,采用圆柱声腔内衬理论、有限元仿真和声学试验研究了三聚氰胺泡沫材料的中低频（100~400Hz）降噪特性。将三聚氰胺泡沫内衬等效为阻抗边界,给出了圆柱声腔简正频率的修正公式。测试了20mm、30mm、40mm厚三聚氰胺泡沫的流阻和吸声系数,通过虚拟阻抗管仿真校验了三聚氰胺泡沫的声学参数、给出了表面声阻抗率。对比了内衬理论、阻抗边界仿真、实体仿真的简正频率。建立了运载火箭整流罩圆柱段缩比模型的噪声试验平台,对空桶和敷设三种厚度三聚氰胺泡沫等四种工况进行了仿真分析和噪声试验,对比了不同厚度三聚氰胺泡沫的降噪效果。结果表明圆柱声腔内衬三聚氰胺泡沫后简正频率减小,且减小量与三聚氰胺泡沫衬里的厚度成正比;三聚氰胺泡沫衬里在中低频段仍能达到约4~8dB的降噪效果。     

锥柱形加筋金属膜片变形的数值仿真分析

概述了金属膜片贮箱膜片结构的研究现状,提出了锥柱形加筋膜片整体结构变形问题。根据试验情况建立了该膜片的有限元模型,并基于非线性有限元软件MSC.Marc进行了数值模拟,分析了膜片结构的变形过程和变化规律,通过对加筋结构的分析解释了膜片变形的机理,得到了一些控制膜片失效的方法。     

超薄钛内衬复合材料高压气瓶力学特性分析

以卫星用超薄钛内衬T1000碳纤维增强复合材料高压气瓶为研究对象,基于各向同性材料弹塑性理论及复合材料层合板理论,建立三维有限元分析模型。通过对比分析金属内衬和复合材料层在不同内压下的位移、应力和应变分布规律,得到了这种气瓶在各承压工况下的力学特性,最后通过压力试验结果验证了有限元模型的准确性。研究结果表明:当内压超过气瓶的工作压力时,复合材料气瓶主要发生轴向变形,且内衬既有弹性变形又有塑性变形,复合材料层始终处于弹性变形。此外,气瓶爆破失效薄弱点在筒体与封头的过渡区域,在不均匀应变的作用下易沿环向发生撕裂而爆破。本文的研究成果可为超薄内衬复合材料高压气瓶的设计、试验等提供参考依据。     

光刻膜片在膜片阀中的应用

介绍了膜片光刻的工艺原理、工艺过程及其特点，论述了利用双面自对准光刻模具与膜片母材厚度之间的关系控制膜片槽深的机理，介绍了光刻膜片在膜片阀中的应用情况，经爆破试验和发动机热试车表明：膜片阀设计合理，膜片光刻工艺可行。     

金属半膜橡胶防热层粘接技术研究

对TA1金属半膜的防热层粘接工艺进行了研究,从粘接方案选择、隔热材料选择、胶粘剂选择、粘接试验及试验验证等方面进行了分析与研究。研究表明：9621橡胶可以作为TA1金属半膜的隔热材料,2种材料可以用DG-2环氧胶粘剂进行热硫化粘接。带有防热层的TA1金属半膜可以耐受短时（240s）〈500K的温度,半膜内部的液腔温升几乎为零,有效防护了高温对半膜内部液体的不利影响。     

橡胶膜片表面喷霜成因及解决方法

对橡胶制品喷霜的成因从配方设计、硫化工艺、模具、环境条件、氧化影响等方面进行了理论分析，并针对橡胶膜片表面喷霜现象进行了电镜扫描测试及机理分析研究。冷却温度对膜片表面喷霜影响试验表明，膜片制造工艺过程中膜片启模后，冷却温度控制在0～15℃可有效解决膜片表面喷霜问题。     

气动薄膜调节阀控制系统工作过程的动态仿真

借鉴气体减压器动态仿真的有限体积模型发展了一种可仿真气动薄膜调节阀动态流场的有限体积模型,并结合简单的比例-积分-微分(PID)控制算法,发展了一种可仿真气动薄膜调节阀控制系统工作过程的动态仿真模型。采用此模型,运用模块化建模与仿真方法对气动薄膜调节阀控制液体火箭发动机贮箱压强的简化系统进行了动态工作过程仿真,比较了不同PID参数和初始参数设置情况下的控制品质。数学模型和建模方法显示出较好的有效性和通用性。