碳纤维缠绕壳体芯模及成型工装设计

对某缠绕壳体芯模形制的选择及芯模成型工装的设计进行了分析和探讨,提出了金属骨架石膏面层可拆卸芯模成型设计方案。通过对芯模金属骨架和刮刀的精心设计,重点考虑芯模骨架组装和可拆卸以及装配制造精度,解决了石膏芯模刮制成型技术问题,实现了缠绕壳体内型面及尺寸的精确控制。     

复合材料壳体缠绕芯轴设计分析

讨论了空心芯轴的优越性,得到了芯轴内、外直径的确定方法,给出了芯轴强度和结构稳定性校核方法。当芯轴外直径一定时,空心轴与实心轴相比,芯轴挠度和芯模质量都减小了。算例表明,文中给出的计算方法可用于空心芯轴的设计。     

多角度纤维缠绕复合材料圆筒张力设计

缠绕张力是纤维缠绕复合材料圆筒设计的一项重要研究内容,它对纤维缠绕复合材料圆筒的质量起着关键作用。基于三维各向异性弹性力学,提出了一种针对多层复合材料纤维增强树脂基圆筒的张力设计方法。模型中将张力诱导残余应力作为复合材料缠绕层初始应力,基于Tsai-Wu失效准则获得内压作用下给定铺层顺序的使得爆破压强最大的复合材料圆筒最佳张力制度。研究结果表明:对于单层螺旋缠绕,当缠绕角一定的情况下,随着张力的增加,圆筒爆破内压先增加后减小,不同缠绕角下对应的最佳张力值不同,随着缠绕角从0°～90°的增加,最佳张力值先减小后增加;对于多层螺旋缠绕,铺层模式确定的情况,随着缠绕张力的增加,爆破压强先增加后减小。因此,对于给定铺层模式,需要合理确定其缠绕张力,以保证最大限度地发挥纤维的承载能力。     

带药缠绕复合材料壳体张力分析及优化研究

研究了带药柱缠绕复合材料壳体中的张力制度,结合相关理论公式,分析了带药柱缠绕过程中张力对推进剂药柱的影响以及缠绕层自身张力松弛的原因。提出了以"最小剩余张力梯度"为优化目标,对以复合推进剂药柱为缠绕芯模的张力制度进行了优化,并缠绕了钢芯模及药柱芯模NOL环进行试验验证。试验结果表明,当缠绕层剩余张力趋于一致时,NOL环的力学性能有所提高。在优化张力制度下,与恒张力制度NOL环的拉伸强度和剪切强度相比,药柱芯模NOL环的拉伸强度提高了22.9%,剪切强度提高了8.4%。所用的分析及优化方法可为带药柱缠绕复合壳体张力制度的设计及优化提供借鉴。     

复合材料布带缠绕纠偏控制系统设计

针对复合材料缠绕过程中的布带跑偏问题,在分析纠偏工作原理和影响纠偏控制精度关键因素的基础上,以线阵CCD( Charge Coupled Device)图像传感器为检测元件,以步进电机、蜗轮蜗杆、纠偏辊等为执行机构,采用FUZZY-PID复合控制策略,建立了布带缠绕纠偏控制系统.经纠偏试验验证,该纠偏控制系统的纠偏精度完全满足缠绕工艺要求,使缠绕过程的纠偏自动化得以实现.     

纤维缠绕复合材料壳体的非线性大变形有限元分析

叙述了纤维缠绕复合材料固体火箭发动机旋转壳体与回转体构成的组合结构在轴对称大变形状态下的非线性有限元分析方法。给出了在轴对称大变形条件下的八结点等参单元和拟协调双曲壳单元的有限元列式。算例结果与已知的的理论符合较好。     

纤维缠绕复合材料及混杂复合材料的双轴力学性能

本文对碳纤维(CF),Kevlar 49纤维(KF),玻璃纤维(GF)及其层内混杂复合材料压力容器的成型工艺和双轴力学性能进行了试验研究。对容器在内压作用下因刚度退化所引起的非线性应力应变行为,用逐步线性刚度退化理论进行拟合,所得理论值和实验结果相当吻合。水压试验和应变测试表明,在KF压力容器中加入CF,并使强度基本不变的前提下,可明显提高容器的刚度,基体的开裂强度有可能提高近3倍。若CF—GF层内混杂,则表现出较大的负混杂效应。     

复合材料环形高压容器缠绕参数设计与分析

针对诸如环形气瓶等圆环状压力容器的缠绕，提出同时满足结构特性和缠绕工艺性的参数设计方法以符合实际工程需要。推导了圆环面纤维不架空和不滑移判据；根据内压作用下纤维螺旋加环向缠绕环壳的平衡方程，考虑截面厚度变化和缠绕初始条件，给出了均衡缠绕参数及线型的确定方法，讨论了在不同管径比和厚度比下该线型路径的稳定性；以螺旋向铺层的初始缠绕角和厚度为变量，对结构进行重量最小化设计。作为算例，对纤隹缠绕环形高压气瓶在爆破压强为40—80MPa的范围内进行优化设计。结果表明，优化设计的均衡缠绕线型模式睛确可靠，满足纤维缠绕的基本要求，能充分发挥缠绕结构的力学性能。本文的设计计算方法可直接用于复合材辞环形气瓶的初步设计。     

薄壁复合材料接头成型模的设计

提出了薄壁复合材料四通接头预浸料铺层+模压的成型工艺方法,结合INVENTOR三维设计软件的"部件衍生功能",对薄壁复合材料四通接头成型模具的结构设计和制造控制要点进行了分析和探讨。     

球形高压复合材料缠绕气瓶的缠绕层结构研究

对球形高压复合材料缠绕气瓶缠绕层结构进行了理论分析,并根据气瓶受力分析及其网格理论的计算方法,编制了一套计算软件程序,按此软件程序计算了气瓶缠绕层结构,利用ANSYS大型有限元程序建立气瓶缠绕层模型并进行了强度校核,经过鉴定试验分析,验证了气瓶缠绕层工艺结构设计的合理性。     

圆柱形厚壁缠绕件的环向缠绕张力分析的逐层叠加法

为实现不同梯度剩余张力的缠绕张力设计,揭示缠绕过程中的张力变化规律,提出逐层叠加法,研究可变形厚壁筒上环向缠绕张力与剩余张力之间的关系。基于不同材质的双层筒在外压作用下的变形和应力,获得剩余张力下降量与缠绕张力的积分关系,计算各层缠绕张力产生的外压引起内缠绕层环向应力的下降量。进而给出剩余张力函数,获得线性锥度缠绕、等张力缠绕和等力矩缠绕条件下的剩余张力解析公式。将缠绕张力与剩余张力的积分关系式化为微分方程,求解出缠绕后等剩余张力的缠绕张力解析公式。通过钢带缠绕容器和有芯模的纤维缠绕筒的等张力设计对比研究表明,该文解析公式给出的张力设计方案与现有文献完全吻合。文中模型从理论上很好地解决了柱形缠绕件的环向缠绕张力分析问题,适用于各向同性材料厚壁筒和纤维缠绕薄壁筒的缠绕分析和设计。     

圆环压力容器均衡缠绕线型设计及稳定性分析

基于网络理论,得到了纤维单螺旋、螺旋加环向均衡型缠绕圆环压力容器的线型方程。应用微分几何理论,给出了同时满足均衡型和稳定缠绕双重条件的线型滑移系数、相对弯曲半径以及两向纤维层厚度比之间的关系。计算结果表明,单螺旋缠绕方式和较大的相对弯曲半径均能提高均衡缠绕线型的稳定性;对于通常研制的圆环压力容器,纤维材料和芯模间的摩擦系数达到0.2~0.3以上,即可实现均衡型缠绕。所提出的环壳均衡缠绕线型和轨迹稳定判别方法,对指导此类产品的缠绕具有重要意义。     

环形容器缠绕线型设计及计算机仿真研究

首先对环形容器的外形进行数学描述,应用空间解析几何和微分几何知识建立了相应的数学模型,在对缠绕线型规律进行分析的基础上,做了测地线缠绕线型的分析和设计;同时在VB6.0环境下,对构件采用参数化的设计方法,实现了线型计算、纤维坐标值求解以及线型连续仿真的模拟,结果与理论上推导的数学模型相符,对实际生产有很重要的参考价值,为环形容器缠绕工艺的开发与应用奠定了基础。     

惠斯通电桥式压力传感器温度补偿电路设计

基于惠斯通电桥式压力传感器桥阻随温度变化的特性,电路设计通过利用桥阻随温度变化、桥路电压也随之改变的特性,完成对压力传感器的温度补偿。针对压力传感器灵敏度正温度系数-零位正温度系数、灵敏度正温度系数-零位负温度系数、灵敏度负温度系数-零位正温度系数、灵敏度负温度系数-零位负温度系数这四种情况进行补偿电路设计,并对传感器灵敏度温度补偿部分电路进行公式推导,选择合适的电路参数。计算结果表明,电路补偿达到理想效果。     

无法兰波导卡箍设计对焊接质量的影响分析

无法兰波导是一种新型的波导设计及加工方式.相比传统的有法兰波导,无法兰波导具有重量轻,尺寸小等优势.对于一些重量及尺寸要求敏感的高通量的通信航天器,无法兰波导具有巨大的优势.但是不同于有法兰波导,无法兰波导采用卡箍软钎焊的焊接形式,焊接设备要求更高,焊接方法更为复杂.文章设计出一种理想的波导卡箍,可以满足无法兰波导的焊接要求.设计出两种波导卡箍,通过对两种波导卡箍焊接后的钎着率的对比,挑选出更优的卡箍设计形式,作为通用化的无法兰波导焊接卡箍的设计形式.从对比中可以得出结论,包含透气孔的卡箍设计形式对于无法兰波导焊接强度更优.     

基于VEE与Nport的控温仪状态参数远程监控系统设计

为了减轻试验人员劳动强度,避免人为操作失误导致的数据失真与控温风险,提高航天器真空热试验自动化水平,设计了基于VEE与Nport的控温仪状态参数远程监控系统。利用NPORT-5610将RS-232协议转换为TCP/IP协议,使控温仪成为具备网络接口的组网仪器,采用VEE可视化编程语言开发了系统软件,实现了计算机对控温仪状态参数的远程监控。该系统结构模型合理,软硬件设计可行,具有灵活的扩展性和伸缩性,曾在某型号航天器真空热试验中成功应用。     

Influence of a surface tension minimum as a function of temperature on the marangoni convection

Aqueous long chain alcohol solutions have a surface tension which presents a minimum as a function of the temperature. At this particular temperature, the dimensionless Marangoni number is vanishing. It is thus expected that around the temperature of the minimum, Marangoni Convection would be slowered with a convective pattern deeply modified. An experiment to be performed in microgravity during the Texus 8 flight is described.     

空间表面张力贮箱结构分析与优化设计

把有限元分析技术应用到贮箱结构分析和优化设计.针对某空间表面张力贮箱,建立其有限元模型,对该模型进行非线性结构分析.根据分析结果对贮箱的壁厚及法兰进行结构优化设计与分析,通过对分析结果的对比选择,得到一个受力较好,重量较小,同时满足安全余量设计要求的贮箱优化模型.