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复合材料裙的优化设计及轴压性能研究
1
作者
张桂明
祖磊
+6 位作者
宁武军
张骞
郑轩轩
王华毕
李德宝
卢国军
蔡天琪
《复合材料科学与工程》
北大核心
2025年第1期42-50,96,共10页
针对热压罐工艺成型的ϕ150 mm固体火箭发动机壳体复合材料裙,进行了轴压试验,并通过建立引入黏性行为及三维Hashin失效准则的渐进损伤模型开展有限元分析,对复合材料裙及含裙复合材料壳体的失效模式、失效位置及轴压载荷进行了准确预测...
针对热压罐工艺成型的ϕ150 mm固体火箭发动机壳体复合材料裙,进行了轴压试验,并通过建立引入黏性行为及三维Hashin失效准则的渐进损伤模型开展有限元分析,对复合材料裙及含裙复合材料壳体的失效模式、失效位置及轴压载荷进行了准确预测,以验证有限元模型的可靠性。以此为基础,根据复合材料裙铺层原则,建立了基于随机正态算法的铺层优化模型,对复合材料裙的铺层顺序和铺层角度进行优化,得到了满足要求的最优铺层。基于最优铺层,分析了不同搭接角度与搭接长度对载荷规律的影响,确定了最优的搭接角度和长度,并通过轴压试验对结果进行验证。结果表明:当铺层为[90/0/45/0/90/90/-45/-45/45/0]时,复合材料裙在达到材料强度极限前发生屈曲失稳,满足设计需求;随着搭接角度增大,屈曲载荷逐渐增大,而载荷增量先增大后减小;随着搭接长度的增大,屈曲载荷逐渐增大,但增量呈下降趋势,最终确定最优搭接角度为3°,最优搭接长度为20 mm。含裙复合材料壳体轴压试验最终屈曲载荷为29.77 kN,与仿真结果相差6%,失效位置在复合材料裙裙尖处,与仿真结果一致。
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关键词
固体火箭发动机壳体
复合材料裙
结构设计
铺层优化
轴压性能
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职称材料
题名
复合材料裙的优化设计及轴压性能研究
1
作者
张桂明
祖磊
宁武军
张骞
郑轩轩
王华毕
李德宝
卢国军
蔡天琪
机构
合肥工业大学机械工程学院
航空结构件成形制造与装备
安徽
省重点实验室
中电科芜湖钻石飞机制造有限
公司
安徽佳力奇先进复合材料科技股份公司
出处
《复合材料科学与工程》
北大核心
2025年第1期42-50,96,共10页
基金
国家自然科学基金项目(52175311,12102115)
中央高校基本科研业务费专项资金(JZ2023HGPB0289,JZ2023HGTB0214)。
文摘
针对热压罐工艺成型的ϕ150 mm固体火箭发动机壳体复合材料裙,进行了轴压试验,并通过建立引入黏性行为及三维Hashin失效准则的渐进损伤模型开展有限元分析,对复合材料裙及含裙复合材料壳体的失效模式、失效位置及轴压载荷进行了准确预测,以验证有限元模型的可靠性。以此为基础,根据复合材料裙铺层原则,建立了基于随机正态算法的铺层优化模型,对复合材料裙的铺层顺序和铺层角度进行优化,得到了满足要求的最优铺层。基于最优铺层,分析了不同搭接角度与搭接长度对载荷规律的影响,确定了最优的搭接角度和长度,并通过轴压试验对结果进行验证。结果表明:当铺层为[90/0/45/0/90/90/-45/-45/45/0]时,复合材料裙在达到材料强度极限前发生屈曲失稳,满足设计需求;随着搭接角度增大,屈曲载荷逐渐增大,而载荷增量先增大后减小;随着搭接长度的增大,屈曲载荷逐渐增大,但增量呈下降趋势,最终确定最优搭接角度为3°,最优搭接长度为20 mm。含裙复合材料壳体轴压试验最终屈曲载荷为29.77 kN,与仿真结果相差6%,失效位置在复合材料裙裙尖处,与仿真结果一致。
关键词
固体火箭发动机壳体
复合材料裙
结构设计
铺层优化
轴压性能
Keywords
solid rocket motor case
composite skirt
structural design
lay-up optimization
axial compression properties
分类号
TB332 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
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1
复合材料裙的优化设计及轴压性能研究
张桂明
祖磊
宁武军
张骞
郑轩轩
王华毕
李德宝
卢国军
蔡天琪
《复合材料科学与工程》
北大核心
2025
0
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职称材料
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