固体火箭发动机玻璃钢壳体设计及试验结果分析

本文针对纤维缠绕玻璃钢材料和成型工艺特点,从材料基本性能数据出发,确定固体火箭发动机玻璃钢壳体设计的工程计算方法,比较简明的计算代替复合材料壳体复杂的理论计算;同时,结合产品使用中的有关试验结果,分析了所设计的玻璃钢壳体发动机的强度可靠性问题。     

固体火箭发动机壳体强度热力耦合分析

为了研究导弹发动机壳体在高空飞行时的温度、应力、应变状态,从而对壳体的结构强度进行校核,研究了导弹壳体气动加热的计算方法,建立了某发动机壳体的三维有限元模型,合理简化气动边界条件,计算壳体温度随导弹飞行时间的变化.对比风洞试验结果,有限元计算结果与试验结果一致性较好.分析了ABAQUS软件热-力耦合实现方法,对该模型施加不同时刻的外力载荷,实现壳体的热-力耦合数值分析.进行热-力耦合联合加载试验,对比计算结果与试验结果,计算结果与试验结果吻合较好.壳体的应力、应变都远小于材料的极限值,壳体结构安全.该有限元计算方法可以用来进行壳体的热-力耦合强度分析.     

航空发动机附件机匣壳体变形分析

研究工作状态下附件机匣的壳体变形,对于提高航空发动机的安全性、可靠性具有重要意义.结合使用MASTA软件和ANSYS软件,综合考虑齿轮、轴、轴承和壳体等零部件的变形及其在传动过程中的相互影响,得到真实的轴承载荷和壳体变形结果,并提出通过计算齿轮轴平行度的方法对壳体变形量进行评估的方法.此外,采用杠杆砝码加载,模拟实际工作中扭矩传递的壳体变形试验方法.将试验值与计算值进行对比分析可知,二者虽然存在一定误差,但量级基本一致,该方法可作为机匣壳体变形试验的1种探索性测量方法.     

缠绕复合材料壳体低速冲击后剩余强度影响因素分析

为探索不同因素对缠绕复合材料壳体低速冲击后剩余强度的影响规律,开展了不同冲击能量、不同冲击部位下壳体的低速落锤试验和水压爆破试验,采用改进的Hashin准则和牵引分离准则模拟复合材料层内和层间损伤,建立了壳体冲击后剩余强度有限元模型,实现了冲击后剩余强度的一体化仿真分析。利用该模型计算得到的缠绕复合材料壳体低速冲击后剩余强度与试验结果一致性较好。最后研究了冲击部位、初始内压、冲头尺寸等因素对壳体冲击后剩余强度的影响规律。研究结果表明:封头赤道圆处为壳体的最薄弱冲击部位,冲击能量为25J时壳体剩余强度降低了约60%;壳体冲击后剩余强度随内压增加而增大,但当内压大于16MPa时,壳体冲击后剩余强度随内压增大而迅速降低;冲头直径在8~16mm变化时,壳体冲击后剩余强度随着冲头直径的减小而降低。     

基于谐响应分析的调节器壳体动态特性研究与改进

针对某型航空燃油泵调节器壳体在正弦振动环境试验时出现的壳体开裂现象，首先借助Ansys Workbench软件建立燃油泵调节器壳体等效振动模型，然后进行谐响应分析，找出壳体振动失效机理，最后对壳体结构进行优化设计。仿真与试验结果表明改进后的结构强度富裕，能够提高产品抗振性能。研究结果可为产品结构动力学设计提供参考。     

1987年美国宇航新成就——固体火箭发动机

几年来,固体火箭的工作主要是重新设计航天飞机的助推器.八七年试验了新方案,并取得很大成功.锡奥科尔公司进行了一系列发动机的缩比试验,全尺寸短时间工作试验,全尺寸全工作时间试验.第一台全尺寸试验发动机于1987年8月30日点火,经检查无热气泄露,只有连接部位的开口约为“挑战者”号的1/10.重新设计工作主要在壳体间连接部位、壳体与喷管的连接以及喷管部件的结构改进上.1987年底用飞行试验件作全尺寸鉴定试验,并准备1988年恢复载入发射.     

薄壁壳体环缝焊接矫圆技术

介绍了某薄壁壳体环缝焊接矫圆的过程及技术措施,阐述了圆度的分布特点、控制措施、改善评估和影响等.试验表明,利用焊接及其装配来进行壳体圆筒矫圆,能有效改善壳体圆度,解决壳体圆筒圆度超差的技术难题.     

混杂纤维复合材料壳体承外载试验

为了解决固体发动机承外载荷能力和质量系数的矛盾，用F12纤维、S-2玻璃纤维及二者的混杂纤维缠绕成三种壳体试件，对壳体试件分别进行了扭矩试验和轴压试验。通过试验获得了三种壳体试件的扭矩和轴压破坏形貌和破坏载荷，并测得了相应质量。结果表明，混杂纤维缠绕壳体能有效地使发动机承外载荷能力和质量系数得到协调。     

铝壳体电连接器耐蚀性评估方法研究

通过分析国内外盐雾试验手段和铝壳体电连接器标准中耐蚀性能的要求,提出通过铝壳体电连接器要害部位腐蚀点大小、数量和位置的定量评价来客观地评估铝壳体电连接器耐蚀性能的方法,为军用铝壳体电连接器耐蚀性能提供明确、统一的界定依据和定义。     

表面强化对壳体结构残余应力影响规律研究

设计、制造了具有真实零部件几何特征的试件并利用湿喷工艺进行表面强化,试验件一侧表面受强化,背侧表面不受强化。应变数据及分析表明,试验件背侧处于压应力状态,具有纵向加强筋的壳体背侧压应力低于无加强筋结构,横向约束及刚性影响加强筋壳体背侧残余应力状态,降低喷丸强度及增加壳体厚度可以降低背侧残余应力。研究成果对优化表面强化工艺以及壳体结构设计具有重要借鉴意义。     

玻璃钢件固化成型中过热现象的研究

本文通过工艺试验确定了酚醛玻璃钢件固化过热温度,并对常态及过热后的酚醛玻璃钢件的各项机械性能进行了测试比较。     

T800HB碳纤维复合材料壳体定量化等强度补强技术

文摘T800HB碳纤维性脆,制备的复合材料壳体易在封头部位低压破坏。为克服传统补强方式给筒段纵向带来的冗余质量,采用等强度补强理念,以Φ150 mm壳体为研究对象,借鉴复合材料壳体应力平衡系数,通过应变分析与试验验证,定量化得出等强度增强所需材料的厚度。研究结果表明,定量化等强度补强技术可行、可靠,制备的T800HB碳纤维壳体的爆破压力均达到设计值,筒段纵向材料强度不再富余,特别对提高大长径比壳体的PV/W值有积极作用。     

电磁开关阀门壳体的焊接技术

针对阀门壳体的工作特点,采用了三种方案进行工艺试验,探索出的将前、后壳体制作成一个整体式焊接毛坯,再在中间槽口上堆焊隔磁环,最后通过机械加工使前、后壳体断开的方法,较好地解决了阀门壳体导磁与抗磁、导磁材料与抗磁材料之间的连接问题,所筛选出的手工钨极氩弧堆焊抗磁合金的方案成功的解决了焊缝与隔磁环的内部质量、密封性、爆破强...     

圆柱壳体上环形焊缝焊接变形的数值分析

用数值方法研究了圆柱形筒体间环缝及圆柱形筒体与法兰对接后环缝引起的焊接变形，并与试验进行比较，研究结果表明：圆柱形壳体间的对接环缝对法兰平面倾斜没有明显的影响；使圆柱形壳体的径向产生变形；圆柱形壳体与法兰对接环形焊缝将引起壳体的径向变形及法兰平面度的变化；采用纵向收塑力对圆柱形壳体间对接和圆柱形壳体与法兰对接两种环缝进行有限元分析是可行的。     

利用声发射(AE)计算火箭发动机壳体在爆破试验时的强度

借助AE技术计算裂纹严重程度的方法用于火箭发动机壳体的爆破试验,是为了计算发动机壳体在液压试验时的结构牢固性。在AE信号中观察到三个高活度区域,其中二个是断裂起始点。目前试验中所应用的计算方法可以在断裂前很好地预料断裂特性。     

碳纤维/ 环氧复合材料壳体补强新工艺及方法对比研究

为了降低复合材料壳体封头区域的应力集中,提高壳体整体性能,对复合材料壳体薄弱区进行补强以及采用何种方法进行补强是关键问题.本文以碳纤维Ф150 mm复合材料壳体为研究对象,以理论分析和有限元分析为依据,分别采用碳布补强和纤维缠绕补强对壳体前后封头及赤道附近位置进行补强.试验结果表明:纤维缠绕补强效果明显好于碳布补强,壳体特性系数由40.3 km提高到48.5 km,应力平衡系数提高到0.95,纤维发挥强度由3 378.1 MPa提高到4 058.4 MPa.     

确定壳体结构外压临界载荷的非破坏实验方法

本文给出了一种确定壳体结构外压临界载荷的非破坏实验方法,这是一种以壳体结构的法向挠度作为控制变量的逐步逼近法。运用这种方法,对九件由LY12-CZ铝合金制成的具有周向Ω-型筋条的柱形曲板和某机机身的3号至6号油箱内壁作了非破坏屈曲试验,准确地确定了壳体的临界压力,初步研究了周向约束对加筋柱形曲板屈曲的影响。试验结果表明,这种非破坏屈曲试验方法是成功的。     

固体火箭发动机纤维缠绕壳体贮存性能试验研究

通过设计、制作Ф200缩比模拟试验件,对缩比模拟试验件进行加速老化,然后对加速老化试验前后的试验件进行外气密试验、轴压破坏试验、内压爆破试验,探究复合材料壳体的贮存使用性能。     

2．4m风洞壳体水压试验技术

水压试验是风洞洞体建造过程中作为检验设计、施工质量的重要手段。本文主要阐述2．4m风洞承压壳体整体水压试验的技术特点、试验目的及总体技术方案，简要介绍了以壳体应力分析结果为参考并结合风洞结构设计经验的风洞壳体位移、应力及支座反力监测部位选择方法，简要给出了风洞壳体整体水压试验的关键步骤，并将水压试验测量结果和应力计算结果进行了比较。2．4m风洞承压壳体整体水压试验的一次成功表明：基于壳体应力分析技术和独特的水压试验程序的2．4m风洞水压试验技术是安全可行的。     

壳体精车装夹优化设计

壳体为陀螺加速度计的重要结构件,壳体加工精度的提高对保证陀螺加速度计的工作精度十分关键。针对壳体精车内孔产生振纹的问题,在现有弹性夹套的基础上,分别设计了螺钉和半圆瓦式垫片对壳体薄壁部分进行夹紧固定。使用有限元软件ABAQUS对优化的装夹系统进行静力学分析,分析工件受力变形和应力分布情况,并通过车削试验进行对比。结果表明,同时使用螺钉和半圆瓦式垫片装夹工件,壳体内孔的表面粗糙度达到0.36μm~0.39μm,圆柱度达到0.001mm~0.002mm,满足表面质量要求。