固体火箭发动机喷管橡胶堵盖承压状态仿真方法研究

针对固体火箭发动机喷管橡胶堵盖的受力状态,提出了一种基于Abaqus仿真建模及有限元仿真计算方法。通过橡胶堵盖组成材料(橡胶及夹布)应力-应变曲线及数据拟合,归纳出选择材料本构时应注意的问题;根据堵盖的实际产品状态、结构形态,提出了相关假设,建立了一种简化的有限元模型,并对某固体火箭发动机橡胶堵盖0.3 MPa的承压工况进行了有限元仿真计算。计算结果表明,夹布所承受载荷远高于橡胶部分,橡胶受力最大区域集中在内表面根部。经试验验证,仿真结果误差为5.3%,满足固体火箭发动机喷管橡胶堵盖的设计计算与分析要求。文中提出的建模方法为后续对固体火箭发动机喷管橡胶堵盖的打开及橡胶堵盖破坏过程的演化规律研究奠定了坚实的基础。

橡胶最大主伸长率对堵盖开裂性能影响研究

针对某型号固体火箭发动机用橡胶堵盖承压状态下开裂的问题,基于开裂能密度对于橡胶材料的开裂机理及准静态拉伸载荷下的力学行为开展研究,得出橡胶材料的开裂性能主要与材料的最大主伸长率有关,且橡胶材料在准静态拉伸载荷作用下主要呈现超弹性,在150%应变范围内,Ogden超弹性本构模型可以较好地表征其力学行为;基于Abaqus有限元软件及承压试验对不同最大主伸长率橡胶材料承压状态下橡胶堵盖的应力场分布规律展开研究,得出其最大应力区域为内型面根部,且橡胶材料的最大主伸长率提高13%,最大应力降低4.5%,当最大主伸长率提高94%,其最大应力降低约29%,即相同工况下,橡胶材料最大主伸长率越高,堵盖中最大应力越小,因此通过调整橡胶材料的最大主伸长率可以有效地降低橡胶堵盖结构的开裂风险。