發(fā)布時(shí)間：2017-08-17 00:29

  本文關(guān)鍵詞：固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)柔性噴管使用性能分析

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【摘要】：推力矢量控制系統(tǒng)(Thrust Vector Control-TVC)是固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械動(dòng)力裝置,是實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行器控制的最終環(huán)節(jié)。課題研究對(duì)象—全軸擺動(dòng)變截面柔性噴管,是某固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)輕質(zhì)化、小力矩、高精度的Ⅰ級(jí)推力矢量控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的壽命取決于柔性接頭的壽命;系統(tǒng)全壽命周期要求十五年,在壽命周期內(nèi),系統(tǒng)要經(jīng)歷溫度變化歷程(-40℃~60℃)、承載壓力變化歷程(0 MPa~0.3 MPa)及擺動(dòng)歷程(頻率0.1Hz,至少擺動(dòng)5 000次)的考核。等應(yīng)力條件變截面柔性接頭,由不同層厚的橡膠彈性件和金屬增強(qiáng)件等交替粘接組成。接頭彈性件橡膠材料受環(huán)境溫度和貯存時(shí)間的影響大,在長(zhǎng)期貯存中,經(jīng)歷各種載荷歷程后,其材料的力學(xué)性能發(fā)生變化,極易老化,導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)精度難以控制,系統(tǒng)作動(dòng)力矩增大,系統(tǒng)擺動(dòng)減慢甚至停擺,且歷時(shí)長(zhǎng)、效率低。壽命周期內(nèi),接頭加速老化模型的建立以及不同溫度和長(zhǎng)期貯存時(shí)間下,系統(tǒng)經(jīng)歷各種載荷歷程后,接頭老化可靠性及接頭內(nèi)部三維應(yīng)力、變形及作動(dòng)力矩、擺心漂移等問題,是尚未解決的關(guān)鍵技術(shù),是解決系統(tǒng)設(shè)計(jì)及功能發(fā)揮的關(guān)鍵問題。針對(duì)以上問題,本課題結(jié)合柔性接頭彈性件橡膠材料的加速老化試驗(yàn),建立了基于材料剪切模量的彈性件時(shí)溫加速老化預(yù)測(cè)模型;得到了全壽命周期內(nèi)各貯存溫度下的材料性能。借助ANSYS與ADAMS軟件平臺(tái),在完成等應(yīng)力條件變截面柔性接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,結(jié)合各分項(xiàng)研究成果,建立了接頭非線性有限元及系統(tǒng)剛?cè)狁詈隙囿w動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型;采用有限元計(jì)算與動(dòng)力學(xué)計(jì)算協(xié)同的研究方法,實(shí)現(xiàn)了在全壽命周期內(nèi),各種載荷歷程中,系統(tǒng)關(guān)鍵性能的計(jì)算分析�；谟山宇^彈性件時(shí)溫加速老化預(yù)測(cè)模型得到的材料老化臨界性能,借助接頭彈性件的應(yīng)力、應(yīng)變有限元計(jì)算結(jié)果及系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)載荷計(jì)算結(jié)果,以Ncode-desighlife為平臺(tái),計(jì)算分析了接頭老化疲勞壽命,以及及臨界狀態(tài)下接頭應(yīng)力、應(yīng)變分布;結(jié)合試驗(yàn),得到了系統(tǒng)最佳載荷歷程和最佳壽命周期。
【關(guān)鍵詞】：變截面柔性噴管 接頭老化 非線性有限元法 剛?cè)狁詈隙囿w系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 疲勞壽命
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V435
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 課題研究目的及意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 接頭壽命影響因素9-10
• 1.2.2 接頭常規(guī)老化實(shí)驗(yàn)10
• 1.2.3 材料老化壽命預(yù)測(cè)方法10-13
• 1.2.4 橡膠材料老化力學(xué)性能13
• 1.3 研究?jī)?nèi)容13-15
• 1.3.1 研究對(duì)象簡(jiǎn)介13-14
• 1.3.2 主要研究?jī)?nèi)容14-15
• 1.4 本章小結(jié)15-16
• 第二章 柔性噴管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16-27
• 2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案16-17
• 2.2 柔性接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17-21
• 2.2.1 接頭結(jié)構(gòu)17-18
• 2.2.2 接頭材料18-21
• 2.3 接頭強(qiáng)度計(jì)算21-22
• 2.4 擺心漂移及作動(dòng)力矩22-26
• 2.4.1 擺心漂移22-23
• 2.4.2 瞬時(shí)擺心23-24
• 2.4.3 作動(dòng)力矩24-26
• 2.6 本章小結(jié)26-27
• 第三章 柔性接頭彈性件加速老化模型27-37
• 3.1 彈性件的老化性能27-29
• 3.1.1 老化機(jī)理27
• 3.1.2 老化模型27-28
• 3.1.3 老化性能預(yù)測(cè)模型28-29
• 3.2 加速老化試驗(yàn)29-32
• 3.2.1 試樣的制備29-30
• 3.2.2 材料初始性能檢測(cè)30
• 3.2.3 加速老化試驗(yàn)及結(jié)果分析30-32
• 3.2.4 材料貯存壽命32
• 3.3 老化性能模型參數(shù)及材料性能的確定32-36
• 3.3.1 模型參數(shù)的確定32-33
• 3.3.2 計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的比較33-34
• 3.3.3 橡膠老化性能的變化34-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 第四章 柔性噴管的使用性能分析37-57
• 4.0 柔性接頭的有限元模型37-39
• 4.0.1 單元類型及材料屬性37-38
• 4.0.2 有限元模型38-39
• 4.1 柔性噴管的動(dòng)力學(xué)模型39-40
• 4.1.1 工作載荷39
• 4.1.2 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型39-40
• 4.2. 計(jì)算載荷40-42
• 4.3 柔性接頭力學(xué)性能計(jì)算結(jié)果分析42-51
• 4.3.1 柔性接頭初始力學(xué)性能42-48
• 4.3.2 壽命周期內(nèi)接頭力學(xué)性能48-51
• 4.4 系統(tǒng)擺動(dòng)性能分析51-56
• 4.4.1 擺心漂移51-54
• 4.4.2 擺動(dòng)力矩隨試驗(yàn)載荷的變化54-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第五章 柔性接頭的疲勞壽命分析57-64
• 5.1 柔性接頭貯存壽命57
• 5.2 Ncode-designlife簡(jiǎn)介57-58
• 5.3 載荷及材料58-60
• 5.3.1 疲勞計(jì)算載荷譜58-59
• 5.3.2 材料性能59-60
• 5.4 計(jì)算結(jié)果及分析60-63
• 5.4.1 疲勞壽命60-61
• 5.4.2 老化臨界應(yīng)力及應(yīng)變61-63
• 5.5 最佳載荷及壽命63
• 5.6 本章小結(jié)63-64
• 第六章 結(jié)論與展望64-66
• 6.1 結(jié)論64
• 6.2 展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 致謝69-70
• 個(gè)人簡(jiǎn)介70-71
• 攻讀碩士期間主要成果71

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2 楊世學(xué);柔性噴管力矩特性的識(shí)別[J];宇航學(xué)報(bào);1989年04期

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本文編號(hào)：686314