绝热层缠绕成型运动分析及动态仿真演示系统

提出了一种固体火箭发动机绝热层缠绕成型设备方案,开发了绝热层橡胶带缠绕成型过程动态仿真演示系统平台。首先对缠绕成型工艺方案进行分析,结合变曲率芯模的外形特点,提出一种五轴联动的自动缠绕成型设备方案。基于D-H法建立缠绕设备连杆坐标系,对缠绕设备进行运动学分析,然后根据已有的缠绕轨迹信息利用逆运动学反推缠绕设备各关节变量,并根据缠绕成型要求对缠绕速度与输带速度进行分析。最后,基于Visual Studio和Open Inventor开发绝热层橡胶带缠绕成型过程仿真演示系统平台,根据逆运动学解得的缠绕设备关节变量,实现了不同型号芯模绝热层橡胶带缠绕成型工艺过程动态演示,直观地模拟出绝热层缠绕成型过程,为绝热层缠绕成型设备研制提供理论支撑。

变曲率绝热层挤压变形与缠绕压力控制

研究了固体火箭发动机燃烧室变曲率绝热层橡胶挤压变形机理,揭示、阐明了变曲率绝热层橡胶挤压变形规律,得到了缠绕压力沿胶带宽度方向的分布规律,并分析了缠绕压力分布对绝热层缠绕成型质量的影响。提出了基于Hertz接触理论的变曲率绝热层表面橡胶挤压变形数学模型,建立了缠绕成型外加载荷与变厚度橡胶绝热层表面变形的关系。并使用有限元分析软件ABAQUS针对多种真实缠绕情形进行了仿真模拟。结果表明,基于Hertz接触理论的绝热层表面橡胶挤压变形数学模型可以较好地描述缠绕变形情况,通过该数学模型计算得到的缠绕压力值与仿真得到的缠绕压力值吻合度很高,从而验证了模型在其应用范围内的有效性。为绝热层缠绕成型粘接质量的控制以及轨迹规划提供了理论支撑,为后续恒压控制系统的设计提供了相关力学参数。