推进剂贮箱用柱形金属隔膜设计优化与试验研究

为解决现有柱形贮箱使用的各类推进剂贮存管理装置的不足,打破金属隔膜式装置的传统结构形式限制,提出了新型柱形金属隔膜。介绍了其结构组成和工作原理,根据其工作特点对隔膜型面开展参数设计,再采用有限元模拟方法对隔膜壁厚分布进行仿真优化,并生产隔膜试验件进行排放试验验证。结果表明:新型柱形隔膜膨胀变形平顺规律未失效,排放效率和排放压差均可接受,为其在柱形贮箱中的工程化应用提供了技术支持和数据支撑。

金属膜片贮箱膜片的数值仿真与试验验证

金属膜片贮箱中,膜片工作过程的设计计算至关重要,其翻转过程涉及到材料非线性、几何非线性等强非线性因素,传统的解析方法难以完成这样的计算。采用大变形弹塑性有限元法,用MSC.MARC软件对膜片的变形进行数值仿真,实现了膜片的翻转计算。膜片的翻转试验表明,数值仿真与试验结果吻合较好,分析方法合理可行。

推进剂贮箱锥柱形金属膜片的翻转特性研究

基于MSC.Marc非线性有限元软件,对推进剂贮箱锥柱形金属膜片的变形进行仿真研究。模拟了膜片的翻转变形过程,分析了膜片翻转变形规律和失效因素,提出了膜片有效稳定翻转的条件。

基于Patran二次开发的贮箱隔膜结构设计与分析系统

利用有限元软件MSC.Patran的二次开发工具PCL(Patran Command Language),结合Matlab和VC#语言,开发了金属隔膜贮箱设计与分析系统.推导得到金属隔膜关键构型参数间的几何关系,实现了隔膜的设计与仿真分析的自动进行.系统的主要功能包括参数化有限元模型的建立、材料属性及边界条件自动施加、翻转过程的数值仿真以及丰富的后处理功能.系统中集成了隔膜设计与翻转仿真领域的工程经验,避免重复工作,提高工作效率,降低研发成本,在金属隔膜贮箱的结构设计和分析领域有较高的实用意义.

推进剂贮箱复合膜研究

系统分析了液体推进剂对隔膜式贮箱中隔膜材料的腐蚀和渗透规律,提出了采用镀膜技术进行金属和非金属材料复合的方案来解决推进剂的渗透问题。初步试验结果证明,复合膜技术在降低材料渗透率方面有着明显的优势。

金属膜片贮箱的膜片变形分析

采用旋转对称壳体的变矩理论， 并将流变韧性引入应力－应变本构关系， 分析了金属膜片贮箱正向排放过程膜片的变形， 数值求解预示了膜片压差和推进剂剩余量。计算结果与试验值相比， 膜片压差和变形过程基本一致，

空间飞行器推进剂贮箱金属膜片研究进展

推进剂贮箱内金属膜片通过变形、翻转将推进剂挤入输送管路,为姿轨控发动机工作提供燃料和氧化剂,实现飞行姿态控制、机动变轨等功能。金属膜片具有质量轻、高可靠性、高排放效率等诸多优点,被广泛应用于空间飞行器及导弹系统控制领域。本文总结了国内外关于空间飞行器推进系统贮箱金属膜片的研究现状,重点梳理了膜片的理论分析及仿真计算技术进展;针对膜片翻转失效问题,简要总结了膜片各技术参数对其变形翻转的影响,可为贮箱膜片后续研究提供一定参考;最后提出了现阶段贮箱膜片研究中亟待寻求技术创新突破的领域。

膜盒式贮箱金属膜盒疲劳寿命预测与试验

膜盒式贮箱作为目前应用最为广泛和成熟的空间飞行器推进剂补加系统的贮箱类型,贮箱工作中金属膜盒多次拉伸和压缩,其疲劳寿命直接关系到系统工作可靠性,因此迫切需要对金属膜盒的疲劳寿命进行准确预测。首先,采用3种等寿命模型(Goodman模型、Gerber模型和Soderberg模型)对应力—疲劳寿命曲线进行修正,并以膜盒材料SUS304不锈钢疲劳性能试验数据为基础,得到其广义应力—疲劳寿命曲面;再次,对膜盒在全行程工作状态下的疲劳寿命进行了预测,并通过膜盒试验件进行了疲劳试验验证;最后,针对金属膜片贮箱特定温度交变补偿要求,对补偿膜盒在小行程工作下的疲劳寿命进行了分析。研究表明,基于等寿命模型修正的广义应力—疲劳寿命曲面对金属膜盒的疲劳寿命提供一个略保守的结果,内波谷弯角处作为金属膜盒的薄弱环节,应在金属膜盒设计和制造过程中重点关注。