小型防空導彈通常采用一種形狀較為特別的大長徑比單室雙推力藥柱型式，世界很多國家在此類藥柱的動靜態(tài)實驗中多次發(fā)生因裝藥結構失效而引起的殼體燒穿或燃燒室爆炸事故。我國某型號固體火箭發(fā)動機在出廠一段時間后實驗，發(fā)生點火初期爆炸事故。經(jīng)初步研究表明，藥柱的加工誤差、受高溫環(huán)境影響引起的蠕變變形等均會產(chǎn)生上、下凹槽尺寸的不對稱，凹槽的不對稱性致使藥柱上下壓力分布嚴重不對稱。因此分析該類藥柱的結構完整性對于分析發(fā)動機在工作過程中出現(xiàn)的異常狀況非常必要。本文應用數(shù)值計算方法研究了不對稱凹槽尺度下的燃燒室壓力分布和藥柱的承載，進而進行了藥柱結構完整性分析。首先用SolidWorks軟件進行物理建模，通過ICEM軟件劃分網(wǎng)格，應用FLUENT軟件對開槽單室雙推力固體火箭發(fā)動機三維內(nèi)流場進行數(shù)值模擬，得到不同開槽狀態(tài)下的燃燒初始時刻和藥柱燃燒掉1mm肉厚時發(fā)動機燃燒室的流場分布。將計算所得的壓力場數(shù)據(jù)在Workbench平臺下傳遞給ANSYS軟件，加載在藥柱受力面上，然后通過ANSYS軟件對不同狀態(tài)的藥柱結構進行力學分析，得到藥柱的整體形變和應力應變場，進而分析裝藥的危險部位和點火初期發(fā)生爆炸的原因。計算... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

大長徑比單室雙推力固體火箭發(fā)動機內(nèi)部結構示意圖

康拇蟪ぞ侗鵲ナ宜?屏?燙寤鵂?⒍??┲?Ｐ腿繽?1.2 所示。圖 1.2 固體火箭發(fā)動裝藥結構圖1.2 藥柱結構完整性研究一般情況下，固體火箭發(fā)動機的工作環(huán)境都十分惡劣，這樣會使發(fā)動機內(nèi)的推進劑藥柱受載情況惡劣。藥柱在點火初始時刻，燃燒室內(nèi)的壓強變化對藥柱結構的應力、應變有很大的影響，當藥柱受到很大的內(nèi)壓載荷時，如果它不能承受高過載，將會受到破壞，造成發(fā)動機不能正常工作甚至發(fā)生爆炸。因此，這類固體火箭發(fā)動機在使用前必須進行藥柱的破壞分析，進而判斷藥柱的結構完整性。固體火箭發(fā)動機藥柱結構完整性分析是要判斷發(fā)動機藥柱在各種可能的載荷作用和環(huán)境條件下，其應力、應變、形變是否滿足強度準則。由于本文所研究的發(fā)動機藥柱形式特別，并且此類藥柱在點火初始時刻，燃燒室內(nèi)的壓強變化對藥柱結構的應力、應變有很大的影響，因此我們重點研究點火啟動初期的內(nèi)壓載荷及槽深不對稱引起的表面壓力差對藥柱結構完整性產(chǎn)生的影響。在進行了藥柱的結構完整性分析后，要能保證藥柱在各種載荷的作用下，達到以下要求[1]：1、藥柱的內(nèi)表面不出現(xiàn)裂紋或者變形，以避免引起燃燒面積的增大，破壞預訂的推力-時間曲線和壓力-時間曲線。2、發(fā)動機殼體和藥柱的粘結面不會發(fā)生脫粘現(xiàn)象，以避免引起藥柱燃燒面積增大，破壞原本的燃燒規(guī)律而使燃燒室內(nèi)發(fā)生不穩(wěn)定燃燒，或者引起殼體燒穿。3、藥柱沒有過大的徑向位移或者彎曲，以避免引起通氣面積過小而出現(xiàn)嚴重的初始壓力峰或者由于彎曲而造成發(fā)動機噴管被推進劑藥柱堵塞。4、藥柱不發(fā)生自燃。由于藥柱除了充當固體火箭發(fā)動機的燃料外還在發(fā)動機中充當重要的結構部件，因此，為了完成藥柱的結構完整性分析，必須進行藥柱結構應力分析。所謂藥柱結構應力分析，就是通過研究藥柱在各種載荷作用下的應力響應，發(fā)現(xiàn)藥柱各個部位的應力集中

3 章 藥柱結構完整性分析的理論基礎劑藥柱的力學性能動機藥柱從生產(chǎn)出廠到點火發(fā)射期間都會受到各種載荷的。當藥柱受到很大的內(nèi)壓載荷時，如果它不能承受高過載，成發(fā)動機不能正常工作，甚至出現(xiàn)爆炸或者殼體燒穿等災難藥柱從生產(chǎn)到點火發(fā)射期間不產(chǎn)生任何不允許的變形、裂縫發(fā)動機在工作時出現(xiàn)異常情況，我們要求所選用的固體推進的力學性能包括抗拉強度、抗壓強度、延伸率和松弛模量等彈性材料組成，因此他們的力學性能都表現(xiàn)出與時間、溫度對某由粘彈性材料制成的推進劑試樣施加一個恒定載荷，樣形變與溫度的關系，即熱—機械曲線圖。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]固體火箭發(fā)動機藥柱結構完整性及可靠性分析[D]. 朱衛(wèi)兵.哈爾濱工程大學 2005
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碩士論文
[1]開槽單室雙推力固體火箭發(fā)動機三維內(nèi)流場數(shù)值計算[D]. 孫娜.哈爾濱工程大學 2009
[2]固體火箭發(fā)動機藥柱結構完整性分析[D]. 蘭薇薇.哈爾濱工業(yè)大學 2008
[3]固體火箭發(fā)動機復合推進劑裝藥結構完整性分析[D]. 顏彬.南京理工大學 2007
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本文編號：3473435