用内压降压试验和埋入式传感器测定固体推进剂的有效模量

赫克力斯(Hercules)公司研制了一种无损试验方法,用埋入式应力传感器系统测定全尺寸老化试验发动机的推进剂模量。该方案包括两项实验计划,一项为标定试样试验;另一项为全尺寸发动机试验。第一项计划用来确定传感器响应和推进剂模量间的关系。其方法是将三种型号的赫克力斯传感器预埋在已知拉伸模量值的推进剂中制成标定试样,进行定水压试验和高速降压试验。根据试验数据作出定压载荷下三种型号传感器响应和推进剂模量的关系曲线。然后根据降压试验数据和定压试验结果提出一项确定标定试样模量的程序。第二项计划采用一台三叉戟-Ⅰ第三级老化试验发动机,发动机绝热层粘贴有几个赫克力斯传感器,采用标定试样所用的低定压试验和快速降压试验方法,根据埋入传感器的响应确定发动机推进剂的模量。实测推进剂模量值和从应力松弛模量主曲线算出的值相当接近。     

具有应变梯度的复合推进剂中裂纹扩展的特性

本文研究在具有应变梯度、填充密度大的复合推进剂中裂纹扩展的特性。采用中心有楔形裂纹的双轴试样。在室温、恒定十字头速度下进行试验。考虑了两种裂纹长度。通过分析试验数据来研究初始裂纹长度和非均匀总应变场对推进剂裂纹扩展特性的影响,还研究了测量裂纹长度所用时间间隔对裂纹扩展速率计算精度的影响。     

推进剂/衬层脱粘J积分判据实验研究

利用J积分方法对固体火箭发动机推进剂 /衬层临界粘结断裂能进行了试验测定 ,分析了温度和拉伸速率对断裂能的影响 ,进而结合实验测定的材料的lgRaT曲线 ,作出了的材料J1c主曲线。计算结果表明 ,拉伸速率R对粘结断裂能的影响不如温度T对粘结断裂能的影响显著。     

石墨/环氧凯夫拉49纤维/环氧及混杂纤维复合材料的复合应力特性

为了表征纤维/环氧复合材料在复合应力作用下的力学性能,进行了一项实验研究。试样有两种:圆管和带有封头的圆筒形压力容器。它们均采用螺旋/环向(±α,90°)缠绕成型。本研究还分别对AS_4石墨纤维、凯夫拉纤维以及这两种混杂纤维/环氧迭层材料进行了试验。为了测定材料平面内力学性能,圆管试样承受了内压和超轴向载荷的作用。在与圆管试样对应的内压下,对压力容器也进行了试验,然后再做爆破试验以确定材料的极限强度。为了表征材料的时间相关特性,对试样进行了室温蠕变和回复试验。     

材料低温物性的测定方法研究

研制了比热、热导、线胀以及弹性模量等十种低温物性测定装置。在大量实验的基础上解决了以下理论问题:一,从简单固体原子比热的Debye模型出发,提出了低温比热测试中最佳温升的概念并推出最佳温升方程;二,在各向同性模型的Harding方程的基础上,推出了各向异性泡沫绝热材料的闭孔率测定方程;三,提出了新的试样组装方法和合理的试验程序,解决了用平板热导仪难以准确测定泡沫绝热材料低温热导率的问题;四,尝试用正交多项式最小二乘拟合技术求大范围低温(20—280K)物性经验公式的设想,并获得满意的结果。     

电磁阀阀体断裂故障分析及结构改进

针对某型电磁阀力学冲击后阀体断裂的问题,计算了阀体的结构强度,分析了故障原因和断裂机理。在不改变电磁阀外形尺寸和性能的前提下,提出了增加结构强度的改进措施,仿真计算结果表明改进后阀体断裂部位应力降低至原来的42,电磁阀经过力学环境试验、整机试车及飞行试验考核,阀体断裂问题得到彻底解决。研究结果表明,当阀体结构存在应力集中时,在高量级冲击条件下极易出现开裂、断裂等问题,同时外壳与阀体的连接可靠性对阀体结构强度影响较大,电磁阀设计时应重点考虑。     

固体推进剂药柱的内聚和粘结模拟试验试样

推进剂楔形和锥形粘结试样是在模拟/破坏累积程序中预计使用期时作为模拟试样的。推进剂楔形试样是推进剂内孔模型的模拟件,它用在估计推进剂内聚破坏开始和推进剂永久变形的研究中。锥形粘结试样是这样一种模拟件,由这种模拟件可以得到在非奇异点粘结破坏开始的载荷。讨论了这些试样的研制以及分析、试样的制备和试验方法。推进剂和粘结破坏得到了证实并与理论预示进行了比较。     

高强度螺栓用30CrMnSiA钢的工艺氢脆

用ITHAC—11型快速定氢仪测定了30CrMnSiA钢在热处理及表面处理后氢含量的变化,确认了电镀是钢中渗氧的主要环节,氨盐镀锌后氢含量达9.14PPm。测定了镀锌、镀镉件去氢退火的温度和保温时间对氢含量的影响,提出了较为安全的去氢退火工艺。测定了不同氢含量的缺口试样延迟断裂下临界应力6_c;给出了装配条件下高强度螺栓不产生氢脆断裂的限定氢含量;确定了载荷应力水平、应力集中系数及氢含量对氢脆敏感性的影响;并对氢脆延迟断裂断口特征进行了分析。     

纤维缠绕复合材料壳体热承载能力分析方法及应用

提出了一种固体发动机纤维缠绕复合材料壳体热承载能力分析的工程方法。针对某发动机燃烧室纤维缠绕壳体材料,利用NOL环试样测定了不同温度下的强度保持率,计算了其热承载能力,并结合缩比容器的高温强度试验对其进行了验证,理论分析结果与试验结果误差为7%;最后,利用所提方法预估了某发动机壳体结构的高温承载安全系数,该发动机通过了飞行试验考核,验证了该分析方法的有效性。     

用于推进剂—包复层粘结破坏的改进的最大主应力破坏准则

通过采用改进的最大主应力破坏准则,改进了固体火箭发动机推进剂—包复层—绝热层粘接系统的结构表征方法。连同模拟药柱—壳体加载状态试件的研究,这种工程分析方法得到了发展。航空喷气战略推进公司目前使用这种方法来计算发动机粘结面的最大法向应力分量和最大切向应力分量。然后把计算值分别与粘结试件的抗拉和抗剪试验测定的断裂应力值进行比较。为了同时测得拉伸应力分量和剪切应力分量,按一定角度拉伸试件,所得粘结试验数据表明,这种方法可以通过使用适当的应力集中因子加以改进。这些应力集中因子由粘结试件的有限元分析来确定。用类似的方法可以证明,这种改进的最大主应力破坏准则可精确地模拟各种拉伸角和压力下的试件粘结破坏。文中给出了评价这些及其他破坏准则的试验程序和分析方法。     

凯夫拉49复合材料缠绕孔眼的特性

用试验方法研究了凯夫拉49复合材料“缠绕孔眼”的强度。由于制作部件时绕在可拆卸销钉上的纤维是连续的,故这样形成的孔眼的强度显著超过钻削孔眼的强度。己研制成功一种模拟纤维缠绕孔眼的纤维缠绕环形试样,并用它来研究绕孔的强度。对厚度为0.04至0.25英寸和销钉直径为0.300至0.480英寸的试样均进行了试验。试验结果表明:试样极限强度明显受销钉形状、尺寸的影响。用有头销钉作试验,其承载极限应力达90000磅/英寸~2以上。基于这些试验结果的设计数据已被确认,并与采用缠绕孔眼作结构连接的小直径(2.7英寸和6.9英寸)纤维缠绕火箭发动机壳体的孔眼强度试验进行了比较。其相关程度是发动机壳体直径的函数,直径较小,则一致程度较高。     

热固性树脂浇注体试样的制备

介绍了６４８＃环氧树脂／ＢＦ３ＭＥＡ体系树脂浇注体的制备方法，讨论了固化剂的加入方法、模具尺寸和脱泡温度对试样制备质量的影响。发现固化剂融熔后加入树脂中经１００°Ｃ真空脱泡４５ｍｉｎ，再浇注固化，试样的制备质量最好。研究还发现，模具尺寸设计不合理，可能导致试样在冷却阶段发生在长度方向的收缩受阻，导致试样在模具中断裂，因此模腔尺寸设计应合理。     

氢脆快速测试仪及其检测技术的研究

OC—Ⅱ型氢脆快速测试仪是新研制的动态弯曲氢脆测试仪,测试时间仅几分钟到几十分钟,其特点快速、简便、经济。测试仪研制过程中,运用了声发射监控和断口分析的方法,深入地研究了试样裂纹的发生、扩展规律和断口的形成过程。研究证明:测试仪的推进速度对氢脆程度影响显著,当推进速度选用3mm/min时与静态弯曲一样,试样充分反映了氢致延迟断裂的特点。     

水下燃气射流流场数值研究

研究了固体火箭发动机水下燃气射流流场的复杂多相流问题.采用多相流MIXTURE模型,考虑了流体的可压缩性、粘性、重力作用、气水掺混效应和能量交换等各项因素.选取标准k-ε湍流模式,运用有限体积法对轴对称湍流射流流场进行数值模拟.通过对无来流情况下湍流射流模拟,发现了燃气射流的颈缩、断裂和回击现象,并通过分析解释了产生这一现象的原因.计算了有来流情况下的射流流场,发现有来流情况下燃气射流没有断裂和回击现象.     

铝合金熔模铸造单铸试样结构尺寸及其浇注系统的探讨

概述了单铸试样结构尺寸的正确性及其浇注系统的合理性对提高铝合金熔模铸造单铸试样的合格率、真实反映合金性能、减少铸件验收中的误判具有实际意义,分析和确定了单铸试样的结构尺寸,并通过对浇注系统不同截面、长度的试验和对其缺陷的统计,探讨了单铸试样的浇注系统应作如下改进:增大下部内浇口直径,加大横浇道长度,增设过滤网,这样浇注出的单铸试样的机械性能测定值可真实反映合金的机械性能值。     

磷化处理对28Cr3SiNiMoWVA钢氢致延迟开裂的影响

本文研究了用精旋压冷变形成型后经磷化处理的高强钢28Cr_3SiNiMoWVA简体氢致延迟断裂的倾向性。磷化处理使钢中氢含量略有增加,可达2.84ppm,带磷化层时达16ppm,呈现氢致延迟开裂的现象。用片状缺口试样恒载持久拉伸试验测量其氢致延迟开裂的临界应力。实验表明,尽管自磷化简体上切割的试样含氢量较高,其氢致延迟断裂的倾向性却很小。钢的材质及旋压冷变形纤维组织是氢脆不敏感的原因。     

空气湿度和环境温度对高强度钢37SiMnCrMoV延迟断裂的影响

本文研究了37钢回火马氏体状态在0.5％K_2Cr_2o_7水溶液、潮湿空气和一个气压干燥氢三种介质中,不同环境温度下的延迟断裂特性;测定了空气相对湿度对37钢延迟断裂的影响。试验结果表明,37钢在三种介质中均有一容易发生断裂的敏感温度40℃。高于或低于这个温度,延迟断裂时间均有明显延长。不同介质对该钢延迟断裂动力学的影响不同,在水质中最快,潮湿空气中次之,一个气压干燥氢中最慢。试验结果还表明,当空气相对湿度大于70％,在载荷应力强度因子较高的条件下发生明显的应力腐蚀延迟断裂。     

防冻系统设计和试验最佳化

本文介绍了一种防冻系统设计和试验的最佳化方法,此方法可应用到舰上或陆上导弹发射装置的一些关键活动部件.采用了热模型分析技术进行设计并确定基本的设计细则及所需要的操作功率.为测试防冻系统而研制了一种特殊的试验设备,用该设备来检查环境边界条件(例如热传导系数)、测定冰的结构形式、为分析模型的相关性提供温度数据及选定所需功率的最佳数值.本文还涉及防冻系统设计、测试设施研制及运行试验结果.     

减小铝合金薄翼板热处理翘曲变形的试验研究

介绍了减小铝合金薄翼板热处理翘曲变形的试验过程,研究了LD10自由锻件试样使用的有机淬火介质、延长时效时间、处理后的变形和机械性能,找到了使工件能同时满足机械性能和变形度的最佳工艺.     

模拟来流参数误差对固体冲压发动机地面试验结果影响的评估

在固冲发动机地面试验中,模拟来流误差对试验结果有很大影响,开展相关影响评估研究具有重要的理论意义和工程价值.基于一维气动理论,结合某试验固冲发动机,采用小偏差方法评估模拟来流误差对试验结果的影响,给出了发动机性能参数时模拟误差的敏感系数和小偏差方法的适用范围,提出了一套较完整的考虑模拟误差的固冲发动机性能计算方法和固冲...