基于非线性有限元的网套补偿器轴向刚度特性及计算方法研究

网套补偿器在航天管路系统中广泛使用,补偿器的轴向刚度是其基本力学参数,然而其复杂的微结构特征使得轴向刚度呈现强烈的非线性。为实现对网套补偿器轴向拉伸全过程的仿真计算,从钢丝网套入手,基于钢丝的螺旋梁模型,分析了轴向长度、螺旋角及网套直径对轴向刚度的影响,结果表明轴向长度和螺旋角将显著影响轴向刚度;分析了边界条件的影响,结果表明在计算轴向刚度时固定边界与约束径向位移的循环边界可以互换。结合网套刚度分析的结论,提出了基于接触关系的子网套刚度分析方法,解释了拉伸时轴向刚度非线性变化原因,进一步建立了2/N波纹管-螺旋梁复合模型以及2/N单波-单锭螺旋梁复合模型用于不同刚度阶段的有限元计算。算例结果表明,仿真获得的力-位移曲线与试验曲线一致性较好,高刚度阶段的轴向刚度误差为3.40%。     

阀门止动环防脱分析

从理论上分析了阀门止动环受力情况,研究了止动环脱落的原因,给出了几种可以防止止动环脱落的方法,提出了止动环内径的设计方法,并用有限元软件对阀门止动环的脱落和防脱措施进行了仿真模拟,结果验证了理论推导。通过以上分析,加深了对于止动环防脱的理解,对今后止动环及沟槽的设计提供了指导。     

一种U型波纹管强度及稳定性分析方法研究

使用Abaqus软件对运载火箭增压输送系统的某规格U型波纹管强度和稳定性进行分析,为模拟实际边界条件,在定义材料属性时,对U型波纹管易产生应力集中部位进行了材料强化处理。最后,将计算结果与试验结果进行分析,对比结果验证了有限元模型的准确性。文中的研究方法和结果为深入研究U型波纹管强度和稳定性分析方法提供了理论依据。     

火箭阀门动作量化检测方案设计及试验验证

阀门是运载火箭动力系统关键单机，用于推进剂的加注泄出、贮箱排气、承压安全、贮箱增测压等，实现阀门动作检测对确保阀门正常工作具有重要意义。宇航技术的发展对阀门动作检测提出了更高要求，目前，在飞火箭不能定量判断阀门的关闭程度及密封情况，为此，设计了一种动作可量化检测的阀门结构，并进行了工艺件试验和验证试验，结果表明提出的方案可实现阀门动作量化检测。     

保险阀导向杆断裂故障分析及结构改进

应用疲劳寿命理论计算、有限元静/动强度分析及故障件失效分析等方法,对保险阀导向杆断裂问题进行机理分析,结果表明：保险阀导向杆断裂故障为导向杆设计动强度不足,导致导向杆双向弯曲应力集中区疲劳断裂。依据分析结果对保险阀结构进行了改进,改进结构的分析及试验结果,验证了改进措施有效,同时也证明了分析方法的正确性和可靠性。分析方法对结构件动强度及疲劳寿命分析具有一定的参考价值。     

可重复使用增压输送技术发展研究

调研了国外可重复运载器的增压输送系统设计、结构材料、热防护、密封技术、焊接检测技术,并在此基础上找出了国外增压输送系统的先进性和可借鉴性,结合我国现有实际情况,对后续可重复使用的增压输送系统技术进行了展望和关键项目规划,包括可重复使用的阀门、密封等关键技术。     

无塌陷型面出流及输送管内推进剂利用技术研究

针对火箭通用芯级氧箱的共底贮箱结构，通过理论分析及数值仿真，提出了“无塌陷型面+消漩叶片”的出流方案，并通过优化型面起始点半径，确保出流过程中不产生明显的液面塌陷。仿真及缩比试验结果表明，相比传统的“圆盘+倒锥”出流方案，贮箱推进剂在无塌陷型面出流方案下的出流过程中，没有明显的气液掺混或漩涡夹气现象，贮箱内推进剂可得到充分利用。在此基础上，利用Wallis两相漂移模型对输送管内两相介质传播速度进行了理论研究，并结合出流过程中气泡运动速度的试验结果，提出了输送管内推进剂的可用量准则。