摘要：应变隔离垫是重复使用飞行器刚性防热瓦热防护结构的重要组成部分,通过硅胶与冷结构和防热瓦进行粘接,应变隔离垫面外力学性能以及其与冷结构之间的粘接性能直接影响着飞行器使用安全,也是评估热防护系统可重复使用性能的基础性能参数。本文设计了应变隔离垫试验件,通过静载力学试验,获得了SIP在常温环境下(25℃)下拉伸应力-应变曲线及失效模式,应力-应变曲线表现出明显的大变形、非线性特征。建立了应变隔离垫的超弹性本构模型,结合有限元数值方法对SIP常温拉伸力学行为进行仿真分析,模拟结果和试验吻合较好。开展了100℃、120℃以及150℃高温环境下SIP面外拉伸试验,结果表明SIP的拉伸刚度和强度具有温度敏感性,与粘结工艺密切相关,拉伸强度较室温条件下分别下降了50.7%、70%、77%。上述研究成果能够为飞行器热防护系统的服役性能评估和工艺优化提供技术支撑。

摘要：为研究侧面涂层和应变隔离垫厚度及两者刚度对刚性隔热瓦及组件力学性能的影响,构建一种对称结构的刚性隔热瓦分析模型,进行了拉伸试验和有限元分析。结果表明,在拉伸载荷作用下刚性隔热瓦的应力分布不均匀,具有明显应力集中现象,其拉伸强度水平与最大应力密切相关,随涂层厚度或刚度增加,刚性隔热瓦最大应力上升,拉伸强度降低;当刚性隔热瓦粘结应变隔离垫时,应变隔离垫厚度增加或刚度减小,刚性隔热瓦最大应力下降,拉伸强度增大;当刚性隔热瓦含涂层时,增加应变隔离垫可减缓涂层对刚性隔热瓦的影响;并对有限元分析结果进行了试验验证,计算结果与试验结果吻合良好,表明建立的刚性隔热瓦分析模型合理,揭示了涂层和应变隔离垫参数与刚性隔热瓦失效的关联关系。

摘要：防热瓦作为热防护系统(TPS)的主要隔热部件,其通过应变隔离垫(SIP)粘接于机体表面。为了进行SIP的高温力学性能及应力分布规律研究,在常温(23±2℃)和300℃高温2种试验环境下进行了SIP的拉伸、压缩和剪切试验,获得了试验件的载荷-位移曲线、弹性模量及破坏应变。相比常温下,在300℃高温下SIP的拉伸、压缩和剪切弹性模量分别下降了9.68%,9.24%和8.73%,此外在300℃高温下SIP的拉伸和剪切破坏应变分别下降了11.59%和12.81%,即高温引起了SIP刚度和强度的下降。利用试验数据进行了SIP的应力分布规律研究,结果表明在拉、压及剪切力作用下,SIP应力呈中间低边缘高的趋势。此外在剪切力作用下,SIP同时产生剪切应力和正应力,并且正应力一端受拉,另一端受压。由以上分析可知SIP的边缘处是高应力区域,易发生破坏,应给予足够的重视。

摘要：为了研究不确定性陶瓷热防护系统(thermal protection system,简称TPS)的动态响应概率分布,提出了外部随机激励作用下的不确定性TPS双随机动态理论模型,其将防热瓦简化为质量点,将应变隔离垫(strain isolation pad,简称SIP)简化为线性弹簧和阻尼单元,且以上质量点、弹簧刚度和阻尼均服从正态分布。采用摄动法研究了防热瓦加速度以及SIP动态应力的概率分布,其关键是进行响应均值对TPS随机参数的灵敏度分析。利用本研究理论方法和Monte Carlo数值方法进行了响应概率分布的计算,结果表明,理论方法与Monte Carlo数值方法计算获得的响应均值及标准差吻合得很好,验证了该动态理论模型的正确性和分析精度,为防热瓦不确定性加速度响应、SIP不确定性动强度和TPS不确定性动态完整性分析提供了理论基础。