T800碳纤维缠绕燃烧室壳体封头补强优化

1

作者 张佳晨 康剑飞 +5 位作者 高佳乐 荣俊杰 丁文辉 校金友 文立华 郑昌军 《固体火箭技术》 北大核心 2025年第3期486-494,共9页

燃烧室壳体的性能直接影响固体火箭发动机的整体性能水平,现有的壳体封头补强方法主要依赖于工程经验,限制了壳体爆破压强和特性系数的进一步提升。针对该问题,以T800碳纤维缠绕壳体作为研究对象,建立了?480 mm壳体参数化模型,深入分析... 燃烧室壳体的性能直接影响固体火箭发动机的整体性能水平,现有的壳体封头补强方法主要依赖于工程经验,限制了壳体爆破压强和特性系数的进一步提升。针对该问题,以T800碳纤维缠绕壳体作为研究对象,建立了?480 mm壳体参数化模型,深入分析了壳体的内压承载性能和薄弱区域,并结合随机森林方法和参数化模型构建了壳体封头补强代理模型,拟合了补强层参数和壳体特性系数之间的映射关系;最后,基于粒子群优化算法获得了壳体封头最优补强参数。结果表明,经过补强处理后,壳体的爆破压强比原先提高了6.9%,壳体特性系数提升了3.9%,壳体爆破位置从原先的后封头转移至筒身段,提升了壳体结构的整体性能。 展开更多

关键词 纤维缠绕燃烧室壳体 T800碳纤维 封头补强 参数化模型 仿真分析 粒子群优化

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纤维缠绕复合材料壳体原位成型工艺研究 被引量：9

2

作者 许家忠 乔明 +1 位作者 尤波 王新颖 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期191-194,共4页

热固型缠绕复合材料壳体以其优异的性能在航空、军事和工业等领域得到了广泛应用.目前,制约其应用和发展的主要瓶颈是壳体的成本和性能,而壳体成型工艺直接决定了其最终性能和成本.由于缠绕壳体为中空结构,因此可以采用加热壳体内部金... 热固型缠绕复合材料壳体以其优异的性能在航空、军事和工业等领域得到了广泛应用.目前,制约其应用和发展的主要瓶颈是壳体的成本和性能,而壳体成型工艺直接决定了其最终性能和成本.由于缠绕壳体为中空结构,因此可以采用加热壳体内部金属芯模或内衬的方法实现缠绕后的或正在缠绕的复合材料的固化成型,即原位成型.本文介绍复合材料壳体原位成型新工艺,建立筒型壳体内加热固化过程的数学模型,利用有限元法对筒体固化过程中的温度和固化度进行了数值模拟分析.该研究为实现壳体高效、优质且低成本成型提供新思路,为原位成型工艺设计、模拟和参数优化提供分析模型和方法. 展开更多

关键词 热固型复合材料 纤维缠绕壳体 内加热固化 数值模拟

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纤维缠绕复合材料壳体的应力与变形分析 被引量：7

3

作者 崔昭霞 骞绍华 巩勇智 《机械设计》 CSCD 北大核心 2005年第10期14-16,共3页

考虑到纤维缠绕壳体及其连接处的特点,采用非线性有限元法对壳体压力容器的应力及变形进行分析。在计算过程中,采用了一种适用于大型复合材料结构的复合材料单元,实现在不降低精度的情况下,尽量减少单元划分数量,并将计算结果与传统的... 考虑到纤维缠绕壳体及其连接处的特点,采用非线性有限元法对壳体压力容器的应力及变形进行分析。在计算过程中,采用了一种适用于大型复合材料结构的复合材料单元,实现在不降低精度的情况下,尽量减少单元划分数量,并将计算结果与传统的网格理论、复合理论进行比较,得到了比较满意的结果,为纤维缠绕壳体的局部应力分析和结构设计提供了一种切实可行的计算方法。 展开更多

关键词 纤维缠绕壳体 有限元 大变形

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声发射技术在纤维缠绕壳体水压实验中的应用 被引量：1

4

作者 段登平 刘正兴 罗海安 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第8期134-136,共3页

利用声发射（ＡＥ）技术跟踪监测了纤维缠绕壳体（ＦＷＣ）水压实验（ＷＰＥ）过程．分析了纤维缠绕壳体随着水压的增加从基体开裂、层间分层及纤维断裂到最终破坏的过程与声发射信号的关系；研究了在纤维缠绕壳体水压过程中出现的两次... 利用声发射（ＡＥ）技术跟踪监测了纤维缠绕壳体（ＦＷＣ）水压实验（ＷＰＥ）过程．分析了纤维缠绕壳体随着水压的增加从基体开裂、层间分层及纤维断裂到最终破坏的过程与声发射信号的关系；研究了在纤维缠绕壳体水压过程中出现的两次声发射峰所对应的压强与壳体爆破压强的关系．弄清了纤维缠绕壳体从细观损伤到宏观破坏的机理，为纤维缠绕壳体的设计及其理论分析提供了实验依据． 展开更多

关键词 声发射技术 纤维缠绕壳体 水压实验 复合材料

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一种新型纤维缠绕壳体水压试验装置 被引量：1

5

作者 王路仙 杜国如 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期68-70,共3页

介绍了一种新型纤维缠绕水压试验装置,其特点是根据固体发动机推力情况设计活塞直径,将原有试验封闭的后堵盖改为活塞式卸载装置,从而降低壳体后接头的受力。试验中后接头轴向位移和转角分别下降15.6%和42.1%。该装置结构简单,活塞与缸... 介绍了一种新型纤维缠绕水压试验装置,其特点是根据固体发动机推力情况设计活塞直径,将原有试验封闭的后堵盖改为活塞式卸载装置,从而降低壳体后接头的受力。试验中后接头轴向位移和转角分别下降15.6%和42.1%。该装置结构简单,活塞与缸体之间行程顺畅,动密封结构密封良好。 展开更多

关键词 纤维缠绕壳体 水压试验装置 固体火箭发动机 活塞 密封圈

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固体火箭发动机混杂纤维缠绕壳体设计分析 被引量：7

6

作者 陈汝训 《宇航学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第4期129-133,共5页

基于网格理论 ,推得了固体火箭发动机混杂纤维缠绕壳体在内压作用下的平衡方程。以纤维层强度和模量给出了混杂纤维层厚度比的确定方法及混杂纤维缠绕圆筒壁厚的确定方法。

关键词 固体火箭发动机 混杂纤维缠绕壳体 设计

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T700纤维缠绕发动机壳体力学性能分析及优化设计 被引量：5

7

作者 王伟 常新龙 +2 位作者 张有宏 胡宽 王春文 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第7期2962-2966,共5页

利用网格理论计算纤维缠绕固体火箭发动机壳体的基本尺寸,建立有限元模型,施加边界条件,在壳体承受内压的情况下,分析应力应变结果云图,研究容易发生失效的部位;采用有限元优化设计软件中尺寸优化的方法,在满足使用设计和使用需求的前提... 利用网格理论计算纤维缠绕固体火箭发动机壳体的基本尺寸,建立有限元模型,施加边界条件,在壳体承受内压的情况下,分析应力应变结果云图,研究容易发生失效的部位;采用有限元优化设计软件中尺寸优化的方法,在满足使用设计和使用需求的前提下,对纤维缠绕壳体进行质量优化,分析优化后的结果,研究单层厚度的变化,并对优化后的结果进行强度校核。结果表明:优化后的纤维缠绕壳体质量减轻12.09%,强度校核的结果满足设计使用需求,优化方法设计安全合理,为纤维缠绕发动机壳体的优化设计提供理论基础。 展开更多

关键词 纤维缠绕壳体 力学性能 质量优化 强度校核

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纤维缠绕壳体参数程序设计 被引量：1

8

作者 杨杰 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2000年第1期50-54,共5页

纤维缠绕壳体在生产前必须求得缠绕角、线型、缠绕层次、挂轮比等诸多参数。目前采用的是人工计算及查找的设计方法。该方法过程繁锁 ,效率低下 ,稍有不慎就会发生错误 ,且必须全部重新进行设计。为此 ,作者开发了一套利用计算机进行设... 纤维缠绕壳体在生产前必须求得缠绕角、线型、缠绕层次、挂轮比等诸多参数。目前采用的是人工计算及查找的设计方法。该方法过程繁锁 ,效率低下 ,稍有不慎就会发生错误 ,且必须全部重新进行设计。为此 ,作者开发了一套利用计算机进行设计的系统。该系统提供了有关算法及VisualBasic源程序。使用该软件 ,可在计算机上完成纤维缠绕壳体参数的设计工作 ,大大提高了设计者的工作效率。该软件使用方便 。 展开更多

关键词 程序设计 纤维缠绕壳体 工艺参数 复合材料

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超长纤维缠绕模型程序驱动法建模技术

9

作者 方舟 曹岩 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期35-39,10,共6页

在锥形芯轴上缠绕复合纤维是绕制复合纤维缠绕产品的主要方法。由于在绕制过程中绕丝的引线拉力和轴向运动控制不均匀以及内部热应力会引起产品的质量问题,因此需要对复合纤维缠绕产品进行仿真,模拟计算由于缠绕缺陷引起的外形尺寸变化... 在锥形芯轴上缠绕复合纤维是绕制复合纤维缠绕产品的主要方法。由于在绕制过程中绕丝的引线拉力和轴向运动控制不均匀以及内部热应力会引起产品的质量问题,因此需要对复合纤维缠绕产品进行仿真,模拟计算由于缠绕缺陷引起的外形尺寸变化和内部热应力分布的问题。针对复合纤维缠绕三维仿真,提出基于圆柱曲线方程和计算机三维图形变换的程序驱动法实现三维模型结构点坐标参数的快速计算,然后在虚拟三维环境中由结构点创建三维模型的中心线,结合特征建模操作创建复合纤维缠绕三维仿真模型。同时解决了缠绕纤维仿真时由于纤维跨越缠绕层和其他纤维时产生的构造点位置调整、三维曲线分段拼接和自动化装配的问题。实验结果表明,文中方法可以创建任意长度纤维缠绕时具有多个缠绕缺陷且单层轴向累计误差小于等于1.5倍纤维直径的复合缠绕缺陷模型。 展开更多

关键词 纤维缠绕体 模型仿真 程序驱动法 自动装配

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基于蚁群算法的复合材料缠绕壳体铺层顺序优化 被引量：7

10

作者 栾宇 丁文辉 +2 位作者 林天军 王路仙 关振群 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期248-254,共7页

为了提高纤维复合材料缠绕壳体结构的屈曲稳定性,本文将蚁群算法(ACA)求解旅行商问题(TSP)的方法引入到缠绕层顺序优化的计算中。阐明铺层顺序优化的本质是调整沿板厚方向的刚度分布以提高版的抗弯刚度,同时改善荷载的传递路径,以降低... 为了提高纤维复合材料缠绕壳体结构的屈曲稳定性,本文将蚁群算法(ACA)求解旅行商问题(TSP)的方法引入到缠绕层顺序优化的计算中。阐明铺层顺序优化的本质是调整沿板厚方向的刚度分布以提高版的抗弯刚度,同时改善荷载的传递路径,以降低由偏心而产生的附加弯矩,从而提高结构的抗屈曲能力;扩展了经典蚁群算法,提出一种分组编解码方法,既可描述缠绕工艺对铺层排列组合的约束,又可降低城市数目以提高优化效率;通过与经典算例的比较,验证了本文方法的有效性和优越性;并研发了复合材料缠绕壳体铺层顺序优化程序系统,实现了壳体结构的屈曲稳定性优化设计。 展开更多

关键词 蚁群算法 纤维复合材料缠绕壳体 屈曲稳定性 优化设计

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纤维缠绕圆筒压力容器结构分析 被引量：22

11

作者 陈汝训 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期105-107,共3页

对具有内衬的纤维缠绕圆筒压力容器进行了结构分析。将内衬作为各向同性材料、纤维缠绕圆筒作为正交异性材料处理。在内压作用下,得到了内衬和纤维缠绕圆筒的弹性应力和应变。讨论了内衬和纤维缠绕圆筒材料选取和结构设计准则,即应选取... 对具有内衬的纤维缠绕圆筒压力容器进行了结构分析。将内衬作为各向同性材料、纤维缠绕圆筒作为正交异性材料处理。在内压作用下,得到了内衬和纤维缠绕圆筒的弹性应力和应变。讨论了内衬和纤维缠绕圆筒材料选取和结构设计准则,即应选取弹性模量很低、强度较高和塑性良好的材料作内衬;选取模量和强度都较高的纤维缠绕圆筒;内衬壁厚应尽可能薄,且与纤维缠绕圆筒粘接牢固。算例表明,弹性应力分析结果与测试值符合良好。 展开更多

关键词 纤维缠绕壳体 压力容器 内衬 应力 固体火箭发动机

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基于声发射技术的T800碳纤维复合材料拉伸失效机制分析 被引量：5

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作者 董少静 李凯 +2 位作者 丁文辉 王立强 申秀丽 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期411-420,共10页

为揭示固体火箭发动机碳纤维缠绕复合材料壳体多载荷工况下的失效机理,开展了单向T800碳纤维复合材料试件不同偏轴角度下的拉伸实验。利用声发射(AE)无损测试技术获得了试件完整波形信号,结合Pearson相关系数选取了AE信号的特征参数,通... 为揭示固体火箭发动机碳纤维缠绕复合材料壳体多载荷工况下的失效机理,开展了单向T800碳纤维复合材料试件不同偏轴角度下的拉伸实验。利用声发射(AE)无损测试技术获得了试件完整波形信号,结合Pearson相关系数选取了AE信号的特征参数,通过K-means聚类算法对AE信号进行了聚类分析,同时结合扫描电镜(SEM)拍摄的微观断口形貌将不同的损伤机制与声发射聚类组对应。进一步利用代表性体积单元并结合渐进损伤方法,实现了单向复合材料损伤过程的数值模拟。分析结果表明,AE信号的峰值频率与幅值两类参数的相关系数低于0.2。采用二者对AE信号进行聚类分析,同时结合数值仿真获得的应力-应变曲线,发现纤维断裂峰值频率最高,基体开裂峰值频率居中,界面脱粘峰值频率最低,试件宏观破坏时的AE信号幅值最高。 展开更多

关键词 碳纤维复合材料 固体火箭发动机 纤维缠绕壳体 声发射 偏轴拉伸 聚类分析 渐进损伤

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一种复合材料壳体可靠性优化设计方法的实践 被引量：1

13

作者 陈顺祥 郝志明 阳建红 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期65-67,71,共4页

将Neumann级数展开式用于Monte Carlo随机有限元法,对纤维缠绕壳体的结构可靠性进行了分析,并利用结构可靠性分析的Monte Carlo直接比较方法和复合材料力学的Tsai Hill失效判据给出了该结构的可靠性算式。在Monte Carlo抽样中列入了β... 将Neumann级数展开式用于Monte Carlo随机有限元法,对纤维缠绕壳体的结构可靠性进行了分析,并利用结构可靠性分析的Monte Carlo直接比较方法和复合材料力学的Tsai Hill失效判据给出了该结构的可靠性算式。在Monte Carlo抽样中列入了β球法加以改进,建立了此类结构的可靠性优化设计迭代式。算例证明,该可靠性优化设计方法可大大提高计算效率。 展开更多

关键词 优化设计方法 复合材料壳体 Neumann 结构可靠性分析 Carlo抽样 可靠性优化设计 纤维缠绕壳体 随机有限元法 复合材料力学 级数展开式 失效判据 比较方法 计算效率 迭代式 类结构

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固体火箭发动机复合材料壳体裙黏接性能分析 被引量：7

14

作者 栗永峰 张赋 +1 位作者 申志彬 李海阳 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期35-40,共6页

采用数值计算方法研究复合材料壳体裙连接结构的黏接性能。通过建立纤维缠绕壳体的有限元模型,采用内聚力模型定义裙黏接面的接触关系,引入黏接界面的损伤失效准则,模拟黏接界面的脱黏行为,以此预测裙连接结构的极限承载。同时,研究壳... 采用数值计算方法研究复合材料壳体裙连接结构的黏接性能。通过建立纤维缠绕壳体的有限元模型,采用内聚力模型定义裙黏接面的接触关系,引入黏接界面的损伤失效准则,模拟黏接界面的脱黏行为,以此预测裙连接结构的极限承载。同时,研究壳体的轴向和环向应变及黏接面上的剪应力分布情况,以及弹性层的弹性模量与黏接长度对黏接性能的影响。数值算例表明,计算结果与实验数据相吻合,验证了该方法的正确性。所提方法可用于裙连接结构的优化设计中。 展开更多

关键词 纤维缠绕壳体 裙连接结构 内聚力模型 黏接性能

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固体火箭发动机复合材料壳体裙连接区结构数值分析 被引量：4

15

作者 王立强 任全彬 尤军峰 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期108-113,共6页

对某固体火箭发动机纤维缠绕复合材料壳体轴压载荷作用下裙与筒段连接区(裙连接区)进行了有限元结构分析。依照壳体的结构特征和受力特性建立了裙连接区3D简化分析模型,通过对某芳纶纤维壳体仿真结果和实验数据的对比分析,验证了模型简... 对某固体火箭发动机纤维缠绕复合材料壳体轴压载荷作用下裙与筒段连接区(裙连接区)进行了有限元结构分析。依照壳体的结构特征和受力特性建立了裙连接区3D简化分析模型,通过对某芳纶纤维壳体仿真结果和实验数据的对比分析,验证了模型简化的合理性和有限元结果的正确性;最后对某炭纤维缠绕复合材料壳体裙连接区进行了数值分析和壳体连接区结构方案改进。结果表明,增加补强层厚度和提高补强层纤维模量可有效降低应变极值,改善结构应力分布,经改进的结构设计方案承载能力可提高20%。 展开更多

关键词 发动机壳体裙连接区 纤维缠绕复合材料壳体 有限元结构分析

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全复合材料发动机壳体与喷管连接结构

16

作者 华增功 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 1992年第4期8-14,共7页

结合国外先进固体发动机纤维缠绕壳体与喷管连接的技术,分析了实现全复合材料固体发动机壳体-喷管的连接方式,技术途径,并提出了有关设计参数,可供设计人员参考.

关键词 火箭发动机 纤维缠绕壳体 喷管

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航天飞机的固体火箭发动机

17

作者 E.G.Dorsey Jr 王华平 《固体火箭技术》 EI CAS 1985年第1期94-97,共4页

本文介绍了航天飞机用的助推固体火箭发动机(SRM)。其类型分为三种:当前执行任务的标准SRM,空间飞行运输8号用的高性能SRM;以及计划在1985年飞行用的纤维缠绕壳体SRM。航天飞机的SRM是获得飞行状态中最大的固体推进剂发动机,其直径为14... 本文介绍了航天飞机用的助推固体火箭发动机(SRM)。其类型分为三种:当前执行任务的标准SRM,空间飞行运输8号用的高性能SRM;以及计划在1985年飞行用的纤维缠绕壳体SRM。航天飞机的SRM是获得飞行状态中最大的固体推进剂发动机,其直径为146英寸,长度为125英尺,装有1111000磅固体推进剂,最大推力(真空条件下)为3115000磅力。在首次飞行前成功地进行了7次地面试车,随后的三次飞行试验满足了发动机的全部技术指标。计划提高航天飞机的性能,从东海岸发射的有效载荷达到65000磅,在西海岸发射时(极轨道)达到32000磅。航天飞机性能提高是由于:1.采用高性能的SRM使航天飞机的有效载荷增加3000磅。2.SRM使用纤维缠绕壳体结构使航天飞机的有效载荷增加6000磅。前者靠改变SRM的推力——时间曲线和提高喷管的膨胀比来实现;后者靠减少壳体的消极重量来实现。 展开更多

关键词 固体火箭发动机 有效载荷 SRM 高性能 有效负荷 航天飞机 纤维缠绕壳体

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基于Neumann随机有限元法的复合材料压力容器的应力分析 被引量：6

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作者 雷开贵 邓子辰 陈顺祥 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期363-367,共5页

利用 Neumann级数展开的 Monte- Carlo随机有限元法 ,分析了纤维缠绕壳体在内压及材料工程常数随机变化作用下的应力响应 ,绘出了最大应力响应分布曲线 。

关键词 压力容器 应力分析 纽曼级数 复合材料 随机有限元法 纤维缠绕壳体

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