氣囊分離裝置具有承載、分離和提供推力的功能,并且工作過(guò)程無(wú)污染,廣泛用于運(yùn)載火箭整流罩縱向分離。研究氣囊分離裝置工作性能的影響規(guī)律,對(duì)氣囊分離裝置的設(shè)計(jì)和應(yīng)用具有重要指導(dǎo)意義。建立了非線性有限元模型,采用LS-DYNA對(duì)其工作過(guò)程進(jìn)行仿真分析,研究炸藥索裝藥量、鉚釘失效應(yīng)變、氣囊初始缺陷等因素的影響規(guī)律。結(jié)果表明,炸藥索裝藥量是影響氣囊分離裝置工作性能的主要因素,裝藥量越高,推沖速度越快,但可能造成局部結(jié)構(gòu)破壞;鉚釘失效應(yīng)變的增加會(huì)延長(zhǎng)氣囊分離裝置的分離時(shí)間;位于頂部的氣囊缺陷對(duì)分離過(guò)程影響比較大。 

【文章來(lái)源】：導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù). 2020,(05)北大核心

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氣囊分離裝置結(jié)構(gòu)組成與工作原理示意b）分離后

溫后進(jìn)入氣囊，燃?xì)馐箽饽遗蛎�，氣囊產(chǎn)生的壓力作用在U型接頭和槽型接頭上，剪斷連接鉚釘，將兩個(gè)對(duì)接接頭推離開(kāi)，實(shí)現(xiàn)兩瓣罩的解鎖、平推分離；氣囊為密閉結(jié)構(gòu)，炸藥索燃燒產(chǎn)生的固體微粒和殘余燃?xì)饧墼跉饽�、衰減管內(nèi)不溢出，避免污染整流罩內(nèi)其他產(chǎn)品[1]。a）分離前b）分離后圖1氣囊分離裝置結(jié)構(gòu)組成與工作原理示意Fig.1StructureCompositionandWorkingPrincipleDiagramoftheAirBagSeparationDevice2有限元模型2.1有限元模型及網(wǎng)格剖分建立1/2對(duì)稱結(jié)構(gòu)的三維有限元計(jì)算模型，如圖2所示。a）整體模型b）氣囊c）衰減管d）鉚釘圖2氣囊分離裝置有限元模型Fig.2FiniteElementModelofAirBagSeparationDevice在對(duì)稱面處設(shè)置對(duì)稱邊界條件，其余均為自由邊界。有限元模型由炸藥索、空氣域、U型接頭、槽型接頭、鉚釘、上配重、下配重、外衰減管、內(nèi)衰減管等部分組成。配重與U型接頭和槽型接頭之間采用共節(jié)點(diǎn)連接。炸藥索和空氣域?yàn)镋uler網(wǎng)格，其他部件為L(zhǎng)agrange網(wǎng)格，歐拉場(chǎng)的外側(cè)邊界為壓力外流邊界條

導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù)2020年10引爆后，爆轟壓力沿著衰減管內(nèi)外管管口擴(kuò)散，所到之處壓力急劇升高，最終擴(kuò)散到衰減管外的氣囊中。115μs左右時(shí)壓力已傳播到氣囊全部空間，隨著氣囊膨脹，槽型接頭和U型接頭分別向下和向上運(yùn)動(dòng)，氣囊體積增大，氣囊內(nèi)各處壓力已逐漸平衡并不斷下降，3500μs左右時(shí)，壓力已下降到1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓左右，氣囊逐漸失去對(duì)外做功能力。a）t=35μsb）t=115μsc）t=350μsd）t=575μs圖4爆轟壓力的擴(kuò)散過(guò)程Fig.4DiffusionProcessofDetonationPressure鉚釘壓力場(chǎng)分布如圖5所示。a）t=25μsb）t=100μsc）t=400μsd）t=700μs圖5鉚釘壓力場(chǎng)分布計(jì)算結(jié)果Fig.5CalculationEesultfoEivetPressureFieldDistribution從圖5可見(jiàn)，25μs時(shí)鉚釘上下接觸面分別出現(xiàn)了應(yīng)力集中。隨著U型接頭和槽型接頭分別向相反方向運(yùn)動(dòng)，上下壓力區(qū)域更為集中。當(dāng)鉚釘?shù)倪B接處發(fā)生塑性變形后，連接面左右壓力正負(fù)相反、上下也相反。當(dāng)鉚釘連接處發(fā)生斷裂后，應(yīng)力集中區(qū)域釋放，其他區(qū)域受力增加。分析發(fā)現(xiàn)鉚釘破壞開(kāi)始于400μs左右，鉚釘完全斷裂發(fā)生在700μs左右。U型接頭和槽型接頭分離速度時(shí)程曲線如圖6所示。040080012001600-0.50.00.51.01.52.02.53.0速度/(m·s-1)時(shí)間/μsa）U型接頭圖6U型接頭和槽型接頭的速度時(shí)程曲線Fig.6Velocity-timeCurvesofGrooveJointandUShapeJoint040080012001600-2.5-2.0-1.5-1.0-0.50.0速度/(m·s-1)時(shí)間/μsb）槽型接頭續(xù)圖6由圖6可以看出，槽型接頭運(yùn)動(dòng)過(guò)程比較穩(wěn)定，但是U型接頭在分離過(guò)程中速度出現(xiàn)波動(dòng)，這一現(xiàn)象出現(xiàn)的原因可能與結(jié)構(gòu)剛度有關(guān)?

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號(hào)：3054123