低温火箭统一供配气吹除系统试验研究

某低温火箭为减少箭地接口从而提高射前连接器脱落可靠性,舱段吹除系统采用统一供配气模式。为验证该模式中各舱段吹除流量分配的合理性,建立了多级火箭的舱段吹除试验系统,通过试验获得了各舱段流量,同时获得不同进箭温度下各舱段吹除流量的变化。结果表明：采用孔板前压力和温度测试数据计算舱段流量能有效表征实际流量,在满足热环境条件的情况下适当提高吹除温度能有效降低各舱段流量从而减少地面供气系统规模,试验结果与仿真分析结果吻合较好,为后续大型火箭研制提供了参考。     

静力-随机振动复合工况下带钢丝网套补偿器的强度分析

针对带钢丝网套补偿器中钢丝网套细观结构复杂,服役过程中钢丝网套与导管相互作用复杂的问题,建立了静力-随机振动复合工况下带钢丝网套补偿器的强度分析模型,采用等效梁模型建立钢丝网套的有限元分析模型,针对带钢丝网套补偿器服役环境及力学性能特点,建立了接触-耦合混合分析方法,在静力工况中采用接触模拟钢丝网套与波纹管间非线性的相互作用,在随机振动工况中通过设置耦合方程,通过耦合波峰与钢丝网套的径向自由度以建立钢丝网套与波纹管间的作用关系.该模型的静、动力分析结果与带钢丝网套补偿器的静、动力试验结果之间的误差均在10％左右.开展了钢丝网套补偿器在静力-随机振动分析复合工况下的强度性能分析,讨论了不同方向随机振动激励对带钢丝网套补偿器导管力学性能的影响.结果 显示,X方向激励对结构影响最大;波纹管第一个波峰处应力最大,属于结构薄弱环节.     

0Cr18Ni9不锈钢材料常低温断裂行为研究

研究了0Cr18Ni9不锈钢材料常温和77 K下的断裂性能,利用光学显微镜、电子扫描显微镜(SEM)进行断口分析。结合断口学结果,分析了温度对0Cr18Ni9不锈钢材料断裂行为的影响,结果表明0Cr18Ni9不锈钢材料稳定裂纹扩展开始时的断裂韧度工程估计值JQ在常温和77 K下分别为2 116.1 k J/m2、160.0 k J/m2,实际的起裂韧度值Ji在常温和77 K下分别为325.3 k J/m2、43.1k J/m2。     

基于DIC的塑性诱导疲劳裂纹闭合行为研究

预测变幅载荷作用下的结构寿命,需研究材料的疲劳裂纹闭合效应,确定材料疲劳扩展时张开载荷的变化规律。针对箭体管路结构中常用的0Cr18Ni9不锈钢,通过数字图像相关技术测试2 mm厚0Cr18Ni9不锈钢板疲劳裂纹扩展时的张开载荷,获得张开载荷随裂纹长度、最大应力强度因子的变化关系;初步得到考虑塑性诱发裂纹闭合效应修正的Paris公式,为其在变幅载荷谱下的裂纹扩展行为预测奠定基础。     

带预载的钢丝网套补偿器振动疲劳损伤分析

开展了基于有限元分析软件ABAQUS的钢丝网套补偿器在随机振动工况和正弦振动工况下的疲劳分析.首先采用梁单元建立钢丝网套等效模型,针对不同载荷工况构建不同的钢丝网套与波纹管间的相互作用关系,从而建立能够考虑预载影响的钢丝网套补偿器随机振动、正弦振动分析模型,并开展支反力试验和模态测试对模型进行验证.基于该模型,结合Dirlik方法及基于Miner线性累积损伤理论推导的疲劳寿命计算公式.分析了不同方向随机振动、正弦振动激励作用下的钢丝网套补偿器疲劳损伤情况.结果 显示,在随机振动工况和正弦振动工况下,钢丝网套补偿器在横向(X方向)上的损伤均最大,且在设计使用寿命(1 min)以内均未发生疲劳破坏;钢丝网套补偿器的薄弱环节分布于补偿器个别波峰以及管接头固定端附近;正弦振动工况下损伤水平小于随机振动工况下损伤水平.     

基于数字散斑相关技术与有限元仿真相结合方法研究0Cr18Ni9不锈钢的断裂行为

依据GB/T 21143-2014,对0Cr18Ni9不锈钢板紧凑拉伸试样进行了断裂试验,结合扫描电镜(SEM)观察其钝化线,采用数字散斑相关技术和有限元仿真相结合的方法得到了裂纹区域的应变和应力场。结果表明:0Cr18Ni9不锈钢钝化线斜率约为GB/T 21143-2014推荐经验钝化线斜率的2倍;该材料呈现出高韧性断裂特征,试样在发生较大范围屈服时,裂纹才明显张开,试样启裂时,韧带区域已全面屈服;断裂力学有限元仿真验证了数字散斑相关技术的适用性,数字散斑相关技术能够比较准确地表征裂尖"奇异区"外的结构应变场。     

运载火箭管路可靠性试验验证方法

低温运载火箭管路具有种类多、跨度长、温区宽、安装边界复杂等特点,管路全部进行可靠性试验需耗费极大的资源.因此在小子样条件下如何开展管路可靠性试验验证就显得尤为突出.提出了一种针对高温、低温和长跨度管路的可靠性试验和试验件选取方法,该方法经过某型号管路可靠性试验验证,能够表征管路可靠性的真实性,具有较大的工程意义.     

基于ABAQUS有限元分析的输送管疲劳寿命优化设计

采用有限元分析软件ABAQUS/Standard分析薄壁输送管传感器接管嘴与网套波纹管结构形式对输送管疲劳寿命的影响。仿真结果表明,将输送管传感器接头布置在靠近发动机端,有利于降低管接头处的振动响应,从而提高管接头的疲劳寿命;网套波纹管的局部结构对输送管的疲劳寿命有较大影响,通过优化局部结构,疲劳寿命明显提高,并经过了试验验证。     

金属软管轴向静刚度特性试验研究

针对目前对航天管路系统金属软管静刚度特性认识有限的问题，对金属软管开展了轴向刚度试验研究。通过设计轴向刚度试验，考虑了无内压状态和充压0.5 MPa状态下的拉伸、压缩工况，获得了2种不同规格的金属软管试验件的刚度曲线。试验结果表明，软管的轴向刚度表现出了高度非线性，在低刚度阶段两试件的刚度分别为56.82 N/mm和167.13 N/mm,在高刚度阶段两试件的刚度则分别大于3 724.62 N/mm和4 014.14 N/mm。使用数字图像法，获取了轴向拉伸时网套的编织角变化及外径变化信息，分析了几何非线性和边界非线性因素对软管刚度的影响，提出了基于接触的金属软管非线性力学行为解释。使用有限元仿真方法，对金属软管轴向拉伸过程中的刚度非线性变化进行了复现，验证了基于接触的金属软管非线性力学行为解释的可靠性。为金属软管刚度非线性的进一步分析提供参考。