固体火箭发动机药柱概率贮存寿命预估

基于粘弹性随机有限元法和固体推进剂高温加速老化试验,提出了固体火箭发动机(SRM)药柱概率贮存寿命预估模型。对老化试验数据进行统计分析得到了固体推进剂性能参数数字特征随贮存时间的变化规律,采用三维粘弹性响应面随机有限元法(SFEM)计算了药柱结构响应的均值和标准差,分析了某SRM药柱在不同贮存期的结构可靠度,并对其进行了概率贮存寿命预估。所提方法可为固体发动机研制和使用部门提供参考。

长期自重载荷作用下固体发动机药柱的位移分析

为了分析固体发动机药柱在长期自重载荷作用下的位移水平,采用加速老化试验,得到该推进剂松弛模量随贮存时间的变化规律;考虑固体导弹发动机的实际贮存情况,探讨了有限元计算中处理发动机滚转的方法;应用三维粘弹性有限元分析方法,对贮存一定时间后的发动机进行了数值仿真,从中获得发动机药柱在长期自重载荷作用下的位移情况。计算结果表明,固体发动机每0.5 a定期翻转,蠕变基本回复到原来的3%以内,药柱的位移增加不大,说明贮存过程中每0.5 a翻转1次是一种好方法,可为固体发动机的设计和使用提供参考。

固体火箭发动机冷增压试验系统的设计与应用

针对固体火箭发动机药柱点火瞬态过程应变难以测量的工程难题,研制了固体火箭发动机冷增压试验系统。该系统利用高压气体对药柱内腔进行加压,模拟发动机点火增压过程,实现了药柱内表面应变的实时测量。利用该系统对某型号固体火箭发动机进行了冷增压试验,并将试验结果与数值仿真结果进行了对比,二者相对误差在8%以内。该试验系统操作方便,性能稳定,结果准确。

约束层阻尼板动力学问题的半解析解

利用条形传递函数方法(SDTFM)得到了约束层阻尼(CLD)板动力学问题的半解析解.首先对CLD板沿纵向离散成多个条形单元,基于Hamilton原理推导出条形单元的刚度矩阵和质量矩阵,仿照有限元法组集得到系统的总刚度矩阵和总质量矩阵.经Laplace变换后引入状态向量,采用分布参数传递函数方法在状态空间内建立CLD板的控制方程并进行求解.最后以对边固支和悬臂CLD板为例,得到了板的动力学特性和频响曲线,并与NASTRAN或相关文献结果进行了比较,吻合良好,验证了该方法的有效性.从推导过程和算例可以看出,该方法所需的单元数目少,获得的是半解析解,计算效率高且准确可靠.

遥操作交会对接技术综述

遥操作交会对接技术是空间遥操作技术与交会对接技术的有机结合,是未来我国空间站无人飞行器自动交会对接系统的备份手段,也可用于空间非合作目标的空间交会和对接。分析了国际空间站近年来的交会对接技术,阐述了遥操作交会对接的概念,详细归纳和总结了遥操作交会对接的控制、安全等关键技术。

基于推进剂复杂本构模型的药柱结构分析模块开发

为研究固体火箭发动机药柱的非线性粘弹性行为,基于商用有限元软件二次开发技术建立了一种新型药柱结构分析模块。针对一种考虑变泊松比、老化和损伤效应的三维热粘弹性本构模型,采用增量法对其进行了数值离散,导出了本构方程的增量形式,并提出了相应的应力更新方法;基于MSC.Patran和Abaqus软件的二次开发技术,编写了相应的材料子程序,并开发了药柱结构分析模块;考虑本构模型的8种不同形式,先后采用该模块分析了某发动机药柱在全寿命周期过程的结构响应。结果表明,相比于传统线粘弹性本构模型,本文的粘弹性本构模型能更好地表征推进剂真实的力学行为,所开发的分析模块可用于实际型号固体发动机药柱结构分析与寿命预估。

一种表面裂纹高温断裂韧性测试方法

提出了一种表面裂纹高温断裂韧性测试方法，包括试样加热、温控和裂纹嘴张开位移测试方法．该方法适合于在相对简单的条件下测试表面裂纹高温断裂韧性．最后给出了铝合金焊缝表面裂纹高温断裂韧性的测试结果．

裂纹梁的线弹簧模型

建立了一般有限长裂纹的线弹簧模型，给出了模型的理论解释。该模型使裂纹梁的断裂分析转化为一维问题，从而使分析大为简化。本文对三点弯曲裂纹染给出了静态和动态断裂的数值结果，结果表明模型具有足够的精度。

三点弯曲梁的动态断裂分析

利用梁的初等弯曲理论和线弹簧模型建立了三点弯曲裂纹梁的动态断裂分析方法，该方法使计算大为简化。

防冰添加剂在喷气燃料中的应用

根据防冰添加剂的特点和喷气燃料的特点,介绍了防冰添加剂的作用、发展历程及使用保管。最后,总结防冰添加剂目前存在的问题,提出防冰添加剂的未来研究方向。

研究生专业课程体系优化的思考与实践

本文以国防科技大学航天与材料工程学院研究生专业课程体系为蓝本,深入剖析了研究生专业课程体系面临的问题,并在全面研究课程体系特点的基础上提出了科学优化研究生专业课程体系的思路,有较强的借鉴意义。

某发动机药柱掉块对其结构完整性的影响

针对发动机药柱掉块的现象,进行了发动机的结构完整性分析。基于三维粘弹性有限元分析方法,以某含伞盘药型的固体导弹发动机为例,建立了不同位置、不同大小掉块的有限元计算模型,计算了发动机药柱在内压与轴向过载联合作用下的Von Mises应变场,得到了发动机药柱掉块对其结构完整性的影响情况,其中影响最大的是药柱飞边掉块,而前后翼锥处掉块对其结构完整性几乎没有影响。文中方法和结论为固体导弹发动机的使用和判废提供了技术支持。

幂硬化材料的无限体内部椭圆裂纹的近似解

采用能量法，巧妙地导出了裂纹面上作用着均匀压力、幂硬化材料的无限体内部椭圆裂纹的全塑性Ｊ积分解，该解的形式为简单的解析式，其解法基于ＨＲＲ解［１，２］。

裂纹梁的弹塑性动态断裂

本文利用弹塑性线弹簧模型建立了一种裂纹梁的弹塑性动态断裂分析的新方法 ,它可以对线弹性变形阶段、弹塑性变形阶段、裂纹稳定扩展阶段和裂纹不稳定扩展阶段的裂纹梁动态断裂问题建立易于求解的常微分方程组 。

屈服后表面裂纹与穿透裂纹的等效裂纹长度换算

在较小范围屈服条件下,将D-M模型和弹塑性线弹簧模型相结合,建立了屈服后一般扁壳表面裂纹的计算模型,导出了其控制方程和相应的COD计算公式。在此基础上,提出了屈服后一般扁壳表面裂纹与平板穿透裂纹的等COD换算方法。通过各种影响因素的分析并去除次要因素,最终给出了该等效换算关系的简单拟合公式。计算结果表明,该分析方法简便且有足够的工程精度,适应于在役压力容器等结构的现场快速断裂评定。

自由装填药柱的结构完整性分析

研究了适用于自由装填药柱应力分析的有限元方法,并对某型号导弹的固体发动机药柱进行了应力分析及结构完整性分析。

一种三维结构拓扑优化设计方法

采用传统的渐进结构优化方法进行复杂三维结构拓扑优化设计的迭代过程中,常在一些迭代步,结构上会出现少量小的孤立体,从而使得结构奇异,以致结构拓扑优化迭代无法进行.为了解决这个问题,首先,采用沿结构边界和孔洞周围附加人工材料单元的措施,将结构拓扑优化模型近似等效地转变为一个非奇异结构拓扑优化模型.然后,针对各向同性和拉、压特性不同的所有材料结构,提出了一种三维结构拓扑渐进优化方法和相应的算法.最后,给出了几个典型和复杂的三维结构的拓扑优化设计算例.算例表明该方法是正确和有效的,且具有广泛的工程应用前景.

空间目标碰撞预警技术研究综述

随着在轨空间目标数量的不断增加,空间目标碰撞预警工作变得越来越重要。通过对国内外相关文献的调研分析,对空间目标碰撞预警的相关技术及其研究进展进行了全面地介绍。给出了空间目标碰撞预警的总体框架、关键技术和涉及的理论问题,对主要技术问题的研究进展进行了综述,提出了一些需要解决的问题,可供从事空间目标监视和碰撞预警等任务和研究的技术人员参考。

求解非线性方程组的混合遗传算法

非线性方程组的求解是数值计算领域中最困难的问题,大多数的数值求解算法例如牛顿法的收敛性和性能特征在很大程度上依赖于初始点。但是对于很多非线性方程组,选择好的初始点是一件非常困难的事情。本文结合遗传算法和经典算法的优点,提出了一种用于求解非线性方程组的混合遗传算法。该混合算法充分发挥了遗传算法的群体搜索和全局收敛性,有效地克服了经典算法的初始点敏感问题;同时在遗传算法中引入经典算法(Powell法、拟牛顿迭代法)作局部搜索,克服了遗传算法收敛速度慢和精度差的缺点。选择了几个典型非线性方程组,从收敛可靠性、计算成本和适用性等指标分析对比了不同算法。计算结果表明所设计的混合遗传算法有着可靠的收敛性和较高的收敛速度和精度,是求解非线性方程组的一种成功算法。

基于传递函数方法的局部覆盖环状CLD圆柱壳动力学分析

采用传递函数方法对局部覆盖环状约束层阻尼(CLD)圆柱壳进行了动力学分析。基于Donnell薄壳简化,由Hamilton原理导出了局部覆盖CLD圆柱壳的运动方程和边界条件,通过Laplace变换并引入状态向量后,建立了系统的状态空间方程,利用传递函数方法求解方程得到了系统的固有频率、损耗因子和频响曲线。算例分析结果验证了该方法的有效性和精确性,且更适于处理黏弹性材料具有频变特性的问题。讨论了CLD覆盖率和黏弹层厚度对系统固有频率和损耗因子的影响,为局部覆盖CLD圆柱壳的优化设计奠定了基础。