火箭对接面爆炸螺栓直径对螺栓截面载荷的影响

爆炸螺栓是箭体结构对接面承载最主要的薄弱环节之一。进行舱段静力试验时考虑到传感器安装空间等原因,通常采用直径较小的螺栓替代爆炸螺栓测量螺栓截面载荷。为得到螺栓直径对螺栓截面载荷的影响,推导了相同加载条件下爆炸螺栓截面载荷与螺栓直径的理论公式。建立不同直径螺栓连接的舱段对接有限元模型,完成舱段对接下不同直径螺栓截面载荷测量试验,将有限元分析结果、试验结果和理论计算结果进行了对比。分析结果表明：爆炸螺栓截面轴力与螺栓直径关系较小,螺栓截面弯矩与直径的平方近似成正比。     

典型爆炸螺栓承载能力研究

在一次整流罩倒锥段的联合静力试验中,Ⅲ象限爆炸螺栓在未达到1．5倍设计载荷作用下出现假品拉断现象。为了揭示爆炸螺栓破坏的内在机理,分别建立了整流罩倒锥段整体有限元模型及爆炸螺栓精细有限元模型,对试验及飞行状态进行了计算仿真,有限元仿真结果与理论分析结果一致性较好。研究结果合理解释了爆炸螺栓破坏的内在机理,对该类型爆炸螺栓的承载能力有了更深刻的认识,为爆炸螺栓结构及技术指标的改进提供了理论依据,在螺栓的选型及安装等方面为设计部门给予了技术支撑。     

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。     

螺栓强度的随机可靠性与模糊可靠性分析

螺栓是工程装备中重要的连接结构件,其可靠性至关重要。本文介绍了结构强度的随机可靠性和模糊可靠性分析方法,并以一种典型螺栓为例演示了这些方法的应用,同时给出了螺栓的随机可靠度和模糊可靠度。     

怎样减小爆炸螺栓引起的冲击环境

爆炸螺栓,在型号设计中当作壳段连接、分离解锁的专用组件,运用得非常普遍,几乎所有的型号都用。用的数量很多,一个型号中,少则几个,多则数十个。爆炸螺栓在分离解锁工作瞬间,会形成严重的冲击环境,给附近的壳段中仪器设备带来危害。     

水下环境爆炸对方形水池冲击载荷数值模拟研究

水下环境爆炸问题属于较为复杂、较难进行试验的科学研究,理论公式对水下环境爆炸相关问题分析能力有限,随着数值仿真技术准确性和精确性的提高,利用数值仿真技术对水下环境爆炸问题进行分析显得尤为重要。开展了爆炸冲击对水池壁面作用力数值仿真,采用流固耦合算法和remap技术,将一维楔形爆炸模型映射到三维球体模型中,以较小的计算规模模拟3kg TNT药包在较大水池（9000mm×5000mm×5000mm）内爆炸冲击过程,揭示了爆炸冲击波在水池中发生多次反射机制,得出了水池壁面受力规律,仿真计算与分析验证了本文提出的模型方法的有效性。     

全套管全回转钻机中螺栓强度分析

联接螺栓的安全使用是全套管全回转钻机平稳可靠高效运行的前提,钻机作业工况复杂,影响因素众多。以钻机中立柱压盘与下回转支撑间的联接螺栓为例,阐述了承受轴向载荷或横向载荷作用时的高强度螺栓强度校核分析方法,螺栓静强度及疲劳强度计算分析方法,并对相关步骤做了较为详细的介绍,可为工程结构的整体设计及校核螺栓联接提供理论依据和技术支撑,具有积极意义。     

失效准则和非线性对复合材料层合板螺栓连接失效强度的影响

建立二维复合材料螺栓连接累积损伤有限元模型.考虑接触关系,剪切非线性和材料刚度降低,针对三种不同的失效准则编制相应的损伤程序,对复合材料层合板螺栓连接件强度进行数值计算并与实验结果进行对比.研究结果表明,剪切非线性分析更合理,混合准则计算结果与实验结果吻合较好.     

某系列导弹爆炸冲击环境统计

对爆炸冲击环境的产生、特点及危害、统计的必要性以及国内外相关标准进行了概述,介绍了主要的两种估计方法。对某系列导弹爆炸冲击环境统计,给出了谱数量足够大和不足够大时的统计结果,并对比了无参数上限统计和对数正态分布假设统计两种方法估计的结果,指出P95/50值用于验收试验的最高期望环境谱值更合理。结合我国航天型号的技术现状和发展要求,以及爆炸冲击试验一般是不可逆的特点,建议对现有的爆炸冲击环境数据建立数据库。     

基于VDI2230标准的螺栓连接载荷系数仿真计算与试验验证

在根据VDI2230标准进行螺栓连接强度校核的过程中,涉及到部分经验参数选择以及经验公式计算,其误差大小会影响最终的校核结果。本文以载荷系数作为研究对象,利用有限元与试验方法开展了一系列分析研究,首先验证了利用有限元方法计算载荷系数的精度范围和可行性;然后基于有限元方法对VDI2230标准中载荷系数经验公式的准确度进行了分析,得到了经验公式在部分情况下的相对误差大小。     

支架底座局部强度计算方法研究

近年来航天结构强度分析方法逐渐从工程算法发展到有限元计算方法。这两种方法在强度分析中各自有其优缺点。针对航天运载器中普遍存在的支架底部强度计算问题,采用工程算法和有限元方法进行了对比计算,分析了两种算法各自的适用范围。     

爆炸冲击载荷作用下板壳结构数值仿真分析

主要针对爆炸冲击载荷作用下板壳结构的试验破坏问题,利用LS-DYNA有限元分析软件,采用非线性动力学分析计算方法,考虑材料非线性和结构非线性等因素,模拟分析了板壳结构在接触爆炸冲击载荷作用下的动态响应。计算分析结果与试验结果相吻合,利用有限元分析方法能很方便解释试验过程和现象,为试验分析提供有效依据。     

结构热强度虚拟试验平台技术研究

简要描述了通过对地面热试验的各个环节进行数字化建模,构建结构热试验虚拟试验平台的技术途径.数学仿真的过程也就是确定模块特征参数的过程,模块的标准化也是虚拟试验技术的发展趋势.热环境虚拟试验验证平台的建立对热环境地面模拟试验具有预示和指导作用,可以提高热环境地面模拟试验质量、缩短试验周期,加快热环境地面模拟试验的发展速度.     

飞机风挡结构抗鸟撞动响应数值模拟

建立了包括玻璃骨架、弧框和垫片在内的飞机风挡结构抗鸟撞动响应分析三维有限元模型,建立了风挡材料的破坏准则,利用非线性有限元分析程序LS-DYNA模拟了风挡结构的抗鸟撞动响应过程,结果表明玻璃骨架和弧框对鸟撞后其结构特征参数的影响较大。利用区间逐次分半法,确定了风挡结构的安全临界速度和弧框开始屈服的临界速度,模拟结果为该风挡的改进和鸟撞试验提供了依据。     

箱梁颤振过程中旋涡的演化规律及气动力的变化特性

利用粒子图像测速技术(PIV)观测了箱梁颤振过程中模型周围流场的旋涡特征,以模型扭转振动位移作为参考信号,采用相位平均的方法研究了旋涡规律性演化对模型周期性振动的驱动作用.风速较低时,箱梁振幅很小,其尾部风嘴附近上侧的旋涡尺度也很小,不易观测到,而下侧的旋涡尺度较大,其形状接近于圆形.当风速接近颤振临界风速时,箱梁振幅明显增大,并且模型尾部风嘴上侧的旋涡尺度也显著增大,达到与下侧旋涡尺度相匹配的程度,模型尾部风嘴上下侧旋涡的交替作用主导了结构振动直到模型振动发散.基于流固松耦合的计算策略,采用计算流体动力学(CFD)的数值方法模拟了箱梁颤振临界状态下的绕流特性,结合正交特征分解(POD)的方法研究了模型颤振时刻表面压力的空间分布特征,通过分析发现在颤振过程中箱梁表面波动压力的主控成分向迎风侧风嘴漂移.     

基于流-固耦合方法的涡轮叶片热应力仿真

为真实模拟超高速转子的工作性能,必须对涡轮叶片进行流体-热-结构耦合分析。将有限元软件中提供的流-固耦合仿真技术应用到涡轮叶片瞬态传热计算中,利用ANSYS CFX建立了涡轮叶片与高温燃气的流-固耦合传热模型,该模型既包括了固体与固体之间的接触传热,也包括了流体与固体之间的耦合传热。以某涡轮转子为例进行了流-固-热耦合分析仿真计算,获得叶片的瞬态温度场分布和热应力。在此基础上结合整个涡轮叶片的实际工作状况对其模拟结果进行定性分析,验证其分析方法的可行性,为实际涡轮叶片设计优化提供了理论依据,有助于叶片加工工艺方法的改进,其分析方法对类似问题的处理也很有借鉴意义。     

冰粒超高速撞击蜂窝板的数值模拟研究

随着人类航天活动日益增多,空间碎片环境逐渐恶化,对航天器在轨安全运行造成严重威胁,各国学者开展了空间碎片超高速撞击数值模拟研究。目前的研究中一般采用铝弹丸代替空间碎片,但是还有部分空间碎片的密度接近冰的密度,对于冰粒的超高速撞击研究还很少且不透彻。蜂窝板是构成航天器舱壁的主要结构,对航天器内部设备起到保护作用,有必要开展冰粒超高速撞击时对蜂窝板损伤情况的相关研究工作。本文对冰粒超高速撞击蜂窝板开展数值模拟研究,研究冰粒对蜂窝板的损伤情况。研究结果表明,冰粒在一定条件下能够击穿蜂窝板,大量冰粒碎片和蜂窝板碎片将从蜂窝板背面的孔洞中高速冲出,势必对航天器内部设备造成毁伤;在冰粒动能相差不大的情况下,冰粒尺寸和蜂窝板结构将成为影响冰粒撞击效果的主要因素,直径较大的冰粒对蜂窝板的损伤程度较严重。     

C/C复合材料螺栓在拧紧力矩条件下的力学性能研究

简要总结了螺栓拧紧力矩与应力的关系。在此基础上,研究了C/C复合材料螺栓在拧紧力矩条件下的破坏形式和强度性能,得出它与普通金属螺栓的性能具有很大区别,获得的数据为复合材料连接件的设计提供帮助。     

低能量冲击对碳/环氧复合材料缠绕压力容器的结构损伤及强度影响分析

碳/环氧复合材料缠绕压力容器对外界冲击非常敏感,较低能量的冲击就有可能造成容器结构的严重损伤,进而导致爆破强度的显著降低。国外在碳/环氧复合材料缠绕压力容器低能量冲击研究方面取得了一些试验结果,在对这些试验结果进行综合分析,提炼出了影响冲击损伤效果的相关因素,并分析了这些因素对损伤效果的影响趋势进行了。另外对我国今后开展这方面的相关研究工作提出了一些建议。