摘要：在导弹系统中,发动机及火工品产生的振动和冲击会严重影响战斗部的打击精度和可靠性。采取有效的减振隔冲措施至关重要。声学黑洞(acoustic black hole,ABH)作为一种新型的波操纵技术,利用结构阻抗的变化,使结构中传播的波相速度和群速度发生变化,在结构局部区域实现波的聚集,借助少量阻尼即可高效地将能量耗损。该方法具有高效、轻质、宽频等优点,为结构动力学控制提供了新的思路,具有较强的潜能和应用前景。针对导弹系统的振动冲击问题,提出了基于ABH效应的级间减振隔冲环(简称:ABH环)设计方案,以提高装备的打击精度及任务可靠性。运用有限元仿真方法研究了ABH环的动态特性,分析表明其具有良好的能量转移与耗散能力。建立了ABH环结构-战斗部模拟模型,通过模拟飞行过程的随机振动以及级间分离等冲击作用,对系统响应特性进行了分析并评估抑制效果。结果表明,所提ABH环应对复杂动载荷工况时具有较好的减振隔冲效果:降低幅值增加衰减速率。该研究既为导弹减振隔冲提供了思路,又有效扩宽了声学黑洞新技术的应用范围。

摘要：提出了一套三维针刺复合材料建模方法,并应用于针刺碳/酚醛复合材料的力学性能仿真分析。首先基于虚拟纤维技术,采用商用有限元软件ABAQUS,实现了叠层材料针刺工艺过程的数值模拟,获得了针刺区域附近的纤维丝在针刺过程中的变形规律,据此建立了受针刺影响区域内的纤维取向、损伤百分比与针刺工艺参数之间的关系;将这一关系引入到针刺复合材料代表性体积单元(RVE)模型中,较准确地体现真实材料中针刺区结构特征。利用此模型对材料的弹性性能、强度进行预测,结果与实验值吻合良好,验证了模型的有效性;在此基础上,进一步讨论了针刺密度、针刺深度等参数对复合材料力学性能的影响规律。本文的研究结果对针刺复合材料的力学分析与优化设计具有一定的指导意义。

摘要：为揭示固体推进剂在长期贮存过程中的老化机理,解剖了自然贮存19年贴壁浇注的端羟基聚丁二烯橡胶推进剂装药发动机,沿着药柱径向不同位置进行了取样,并采用扫描电镜、能量色散X射线光谱仪、红外吸收光谱、交联密度等多种手段对这些样品进行了测试分析。研究发现:贴壁浇注发动机药柱不同位置推进剂的老化程度不尽相同,越靠近非金属壳体位置,推进剂的老化程度越严重。进一步深入分析表明:除了丁羟胶中双键的氧化断链和端羟基的缩合等影响推进剂老化,铝粉氧化产生的铝离子会催化丁羟胶双键与氯气或水发生加成反应生成C=Cl双键和仲醇,而铝离子迁移和分布的不均匀会引起药柱老化的不均匀性。研究结果对推进剂配方设计和防老化措施的研究具有重要意义。

摘要：针对双脉冲固体火箭发动机隔离装置软制隔层,提出一种新型削弱槽结构,设计了模拟发动机软制隔层变形胀大实验装置。通过数值模拟研究了模拟发动机的充气过程以及隔层的变形胀大过程,利用单轴拉伸实验数据,结合最小二乘法,获得了EPDM隔层二阶Mooney-Rivlin本构模型参数,分析了实验装置充气过程中的内流场特性和隔层变形胀大特性,并与实验结果进行了对比。研究结果表明,充气过程中实验空腔内会形成多个涡流,隔层表面中心处的压力高于外围区域;随着时间推移,中心处涡流区域逐渐增长,而靠近充气入口处的涡流则逐渐消失,隔层表面的压力差也逐渐减小;随着压力载荷的持续增加,隔层逐渐由类半椭球形状变为一个类半圆球形状,仿真结果与实验结果吻合较好,验证了计算方法的可行性和准确性;隔层沿着预制削弱槽破裂,打开后的隔层无任何碎片,表明提出的隔层削弱槽结构满足设计要求,研究结果可为脉冲发动机隔层设计提供技术支撑。

摘要：为支持固体火箭发动机基于虚拟样机的设计技术,提出了固体火箭发动机虚拟样机集成设计环境软件架构。介绍了支持固体火箭发动机虚拟样机的集成设计环境(SRM IDE),该环境集成了发动机设计常用软件和商用软件,以项目管理为中心,采用分布式体系结构,支持分布在异地的设计人员协同构建发动机虚拟原型和协同仿真,以及发动机设计过程中文档、数据、流程、产品结构及资源等的管理。

摘要：为了预示固体火箭发动机寿命周期典型环境载荷作用下的药柱力学性能,基于Thepenier等人提出的缩比发动机设计准则,研制出了一种可预示全尺寸药柱力学性能的缩比发动机。通过有限元分析,对该缩比发动机的有效性进行了评估;采用数字散斑技术,测试了缩比发动机温度试验药柱的应变特征和变化规律。结果显示,缩比发动机的结果与全尺寸药柱的力学性能具有可比性,试验测量数据可为全尺寸发动机药柱力学性能的预示提供依据。

摘要：某固体火箭发动机滚动球窝喷管运动过程中,其接头内部和阴球、阳球及支撑体在滚动体的接触碰撞作用下,运动及受力、变形状态复杂,无法试验测量,是系统结构设计和功能发挥的关键问题。为解决系统运动性能,模拟热试车试验,采用单方程湍流模型计算喷管内流场,得到系统推力;建立系统刚柔耦合多体动力学模型,计算分析系统及接头内部主要构件的运动规律、接触应力及变形。在预研阶段,以检验系统结构设计和运动性能的合理性,同时为机械类固体火箭发动机推力向量控制系统的研制提供更实用和可行的理论分析方法。

摘要：基于简化的柱形壳体理论的柔轮应力计算是一定程度上的近似,实际工况中柔轮的齿圈开裂问题难以克服。以谐波齿轮传动中的杯形柔轮为例,建立柔轮啮合的仿真实体模型,在啮合齿对接触边界的节点之间建立面一面接触单元,用三维弹性接触问题有限元法较全面地计算和分析了承载柔轮齿圈和筒体的应力大小及分布规律、轮齿变形及影响机理。找出了柔轮开裂在设计阶段的主要原因,预测了危险断面的位置。根据柔轮理论、利用有限元计算结果重新计算并修正了轮齿影响系数,重新校核了柔轮强度。与理论计算结果和破坏实例对比得到了更接近实际的结果,为研究柔轮问题提供了一种更精细、高效的方法。

摘要：针对固体推进剂内部应变监测的难题,采用仿真与试验相结合的方法,开展了光纤光栅(FBG,Fiber Bragg Grating)传感器在固体推进剂内部应变的测量研究。研究中采用增加增敏结构的方法解决FBG应变测量传感器与固体推进剂的变形协调性问题,通过数值仿真初步筛选了增敏球尺寸,结合仿真结果设计并加工了植入4种不同结构(不带增敏结构和带有∅2 mm、∅3 mm、∅4 mm增敏小球)的FBG应变测量传感器的固体推进剂试件,并对试件开展不同加载速率下的拉伸及压缩试验。结合试验结果分析了增敏小球直径、加载方式与加载速率对固体推进剂内部应变测试结果的影响,获得了内埋FBG传感器的固体推进剂内部应变变化规律。研究表明,采用增敏小球结构可有效解决FBG应变传感器与固体推进剂的变形协调性问题,大幅提高应变测量的灵敏度与传递效率,且增敏小球直径越大传递效率越高。所得研究成果可为FBG传感器用于固体发动机药柱应变监检测提供技术支撑。

摘要：扩张段作为固体火箭发动机上的重要零部件,需要具备优异的抗烧蚀冲刷和综合力学性能。本文设计整体式扩张段几何尺寸,基于针刺缝合工艺制备一体化扩张段预制体,采用真空辅助灌注RTM工艺和高压RTM工艺注入酚醛树脂浸润预制体,阶梯升温固化得到整体式酚醛树脂基复合材料扩张段,为低成本、高效率批量制备整体式酚醛树脂基复合材料扩张段积累经验。