基于Python编程的星管组合装药结构完整性分析

为提高有限元软件ABAQUS分析星管组合药柱结构完整性的效率,本文利用Python脚本语言编程,对发动机药柱的几何模型进行了参数化的建立,分析了药柱的几何尺寸对其结构完整性的影响规律,并结合发动机的装填系数、内弹道性能等因素,对装药设计提出了一些建议。本文所设计的参数化建模方法可大大减少ABAQUS研究装药结构完整性的重复性建模工作,提高分析问题的效率。     

基于Pro/E的含金属丝双推力药柱燃面计算方法

对于含有金属丝的双推力药柱，采用传统燃面计算方法不但工作量大，而且难于求解。利用Pro／E三维实体造型软件可以快速构造固体发动机装药．模拟药柱燃面推移过程。得到药柱燃烧的实时几何体，从而计算出不同时刻下药柱的几何参数和质量参数，为发动机内弹道性能精确预示提供可靠的原始数据。     

带药型罩药柱压制安全性

为满足药柱压制安全性要求,对药柱压制的参数进行安全性分析和改进.采用500 t双向液压机进行带药型罩主药柱压制,通过对比常用产品压制的应力仿真结果,对产品A进行仿真分析,提出改进措施,并通过实际验证.结果表明:优化后的A产品压制过程,通过调节压制参数,降低局部炸药的压制应力,提高了药柱压制的安全性.该研究可作为一般带药型罩主药柱压药安全性分析的一种有效途径,能评定和改进压药过程的安全性.     

基于MC-RSM的固体发动机药柱可靠性分析

随着人们对随机变量认识的深入和计算能力的提高,已形成了用于处理随机变量的结构可靠度设计与分析的方法与标准。针对固体火箭发动机药柱材料性能、载荷环境、几何尺寸等参数不确定性的影响,提出一种结合蒙特卡罗与响应面法计算随机载荷下固体发动机药柱可靠性的方法。通过建立固体发动机推进剂药柱的极限状态方程,采用响应平面法和蒙特卡洛模拟随机载荷和固体推进剂药柱初始强度来获取推进剂药柱的可靠度。该方法能有效地计算贮存、飞行等环境条件下固体推进剂药柱的结构可靠性。     

自由装填增面药柱燃烧规律射线成像技术研究

通过X射线高速实时成像技术(Real Time Radiography,RTR)对自由装填增面药柱(单根药柱及多根药柱)的燃烧规律进行了试验研究,包括药柱的不同燃面同时点燃特性、燃烧终止前药柱结构状态、自由装填药柱混合燃烧特性,并通过建立压力与燃面几何关系,得到燃速公式,与采用标准燃速测定方式测得的结果进行对比分析。试验结果表明:该种方法用于测定药柱燃速方法有效,对药柱燃烧规律的研究具有重要意义。     

药柱参数对燃烧室内弹道的影响规律研究

为了完善鱼雷动力系统燃烧室药柱选型和参数匹配设计体系,以某型热动力鱼雷采用的燃烧室药柱为对象,建立了药柱燃烧方程,在仿真试验基础上结合性能验证试验,获得了不同药柱参数对内弹道特性的影响规律:在引燃药参数中,燃速压力指数对燃烧室峰值时间和峰值压力的影响最大;在主药柱参数中,燃速压力指数对燃烧室峰值压力、燃烧室内压稳定值和药柱燃烧时间的影响最大,主药柱初始外半径对燃烧室峰值时间的影响最大。试验结果表明,建立的模型和研究结果满足工程研制需要,可为燃烧室药柱的设计和优化提供理论依据,为燃烧室内弹道特性预估提供技术支撑。     

带后翼的固体火箭发动机流场分析

固体火箭发动机药柱经常有一复杂的几何形状，例如翼槽形，以使弹道性能最优化。这些形状形成一个复杂的三维流场，局部增大了推进剂燃烧、喷管烧蚀和绝热层侵蚀。本研究解决了一带１６翼的复杂内孔药形的稳态、三维非粘性流场。为便于计算，模拟了１／１６的发动机几何形状。结果表明，喷管区域存在环形流和旋流。流场分布表明，该区域壁上可能产生非对称热流。翼上的单位质量流率低于预测水平，将引起侵蚀燃烧。     

温度载荷下材料参数对药柱结构完整性的影响

利用有限元方法,分析了在温度载荷下,模量、泊松比、热膨胀系数等材料参数对固体火箭发动机药柱结构完整性的影响,对比了固化降温时药柱的应变随材料参数的变化趋势,并从中找出了一些有益的规律。     

模数对药柱热应力的影响

为获得药柱模数对发动机结构完整性的影响,针对某一典型火箭发动机常用的圆孔药柱和星孔药柱,建立温度冲击下的计算模型,基于推进剂材料的粘弹性本构关系,结合热流变简单材料的特性,对不同模数的圆孔药柱和星孔药柱受温度载荷的情况进行了数值计算,得到温度冲击载荷作用下药柱的实时温度场及应力、应变特性,分析了不同时刻药柱内不同位置处应力、应变特性,应力、应变随时间的变化规律及最大应力、应变随模数的变化关系.分析结果表明圆孔药柱和星孔药柱内的最大应力值都随模数呈指数形式增长,危险点分别在药柱内壁处和星尖圆弧过渡处,药柱内的应力变化速度均大于应变变化速度.     

TNT熔铸炸药内部结晶组织的数值模拟

为了探究熔铸炸药内部的微观结晶组织形貌,提高炸药柱的成型质量,采用ProCAST铸造模拟软件中的CA?FE模块对TNT熔铸炸药内部结晶组织进行了数值模拟。利用CA?FE模块中的元胞自动机,预测了不同工艺条件与TNT形核参数下药柱内部晶粒的形貌和尺寸,并通过调整熔体的形核过冷度、浇注温度和冷却速度,得出了晶粒细化工艺改进措施。结果表明:随着熔体的体形核过冷度的减小,药柱内的等轴晶区逐渐增大,晶粒平均尺寸由715.5μm减小到458.5μm;随着熔体的面形核过冷度减小,药柱内部晶粒形貌没有明显变化,平均尺寸由715.5μm增加到719.2μm;随着熔体浇注温度的降低,药柱内部等轴晶区逐渐增大,晶粒平均尺寸由1114.5μm减小到729.2μm;随着冷却速度的降低,药柱内部中心等轴晶区逐渐扩大,外层等轴晶区逐渐消失,晶粒平均尺寸由719.4μm增大到1149.1μm。工艺改进后,药柱内全部由细密等轴晶组成,晶粒平均尺寸为516.9μm,尺寸分布较为集中,药柱内部微观质量有较大改善。     

磨粒簇有序化砂轮磨削凹坑摩擦减阻表面的策略

结构化表面在减小机械零件摩擦或表面拖曳阻力方面起到重要的作用。为获得一种结构化摩擦减阻表面的高效磨削法,基于砂轮的磨粒有序化排布设计理论,提出一种嵌齿式磨粒簇有序化排布砂轮磨削凹坑摩擦减阻表面的策略。开展磨粒簇有序化砂轮的设计理论研究,分析砂轮磨粒簇排布参数和工件凹坑表面排布参数的关系。探讨实现凹坑排布的磨削参数条件,以及凹坑与磨粒簇几何形状之间的联系。通过磨削试验验证了结构化凹坑表面的磨削形态及磨削创成机制。结果表明：利用嵌齿磨粒簇有序化砂轮能够实现叶序排布、错位排布和阵列排布结构化凹坑摩擦减阻表面的磨削;被磨削结构化凹坑表面的排布形态和凹坑形状取决于砂轮排布设计参数、磨粒簇几何形状参数、磨削参数的选择。     

火箭发动机单室双推力多孔装药设计方法

为有效提高火箭弹炮口速度,减小发动机后喷燃气对发射装置的作用力,提出了单室双推力多孔装药结构,给出了装药药柱燃烧面积及通气面积计算方法,利用某火箭发动机的装药参数,计算了多孔装药内弹道特性参数.设计及计算结果表明,多孔装药结构易实现单室双推力的要求,能够提高装药药柱的刚强度特性.     

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。     

振动对稀土Ce铝铜合金组织的影响

利用斜坡振动浇注工艺生产Al4.5Cu4Ce合金,研究浇注温度、冷却方式和振动电压3个参数对合金凝固组织的影响。实验表明,这些参数对合金晶体形核和晶体的生长方式产生重要影响。700℃温度斜坡振动铜模水冷浇注的Al4.5Cu4Ce合金组织为均匀、细小的近球状非枝晶组织,晶粒平均直径为38.3μm,晶粒平均圆度为2.31。     

底排参数对底部排气弹弹道特性的影响

为研究不同底排条件下底部排气弹的弹道特性,探讨了底排药剂燃烧和减阻机理,建立了底排内弹道和外弹道模型,分析了底排装置结构参数和药剂燃速系数等对底部排气弹减阻增程效果的影响;结果表明：一定范围内药柱长度的增加能显著提高增程率,但药柱长度过长会由于燃气的引射作用降低增程率;减小药柱内径和增大喷口直径可以提高底部排气弹增程率;分瓣数的增加对提高增程率有较大作用,但应考虑对工程实现的影响;研究范围内存在最优药柱长度和燃速系数;总阻减阻率随着底排工作时间总是经历一个先增大后减小的过程。     

多晶锗塑性切削机制和力学特性的仿真研究

为探究多晶锗纳米尺度的塑性切削机制和力学特性,采用分子动力学方法(MD)模拟金刚石刀具纳米切削多晶锗过程,对材料的晶体结构,位错分布及演变,应力传导和切削力波动规律进行详细分析;并研究不同切削参数对加工过程的影响。结果表明:晶体结构的非晶转变和晶界与晶体滑移,位错等缺陷相互作用,导致切削力周期性波动;切削过程中非晶体区沿晶界扩展,但晶界阻碍非晶体区跨晶界扩展;位错仅存在晶界附近,而位错类型和数量随晶界处的原子运动和破坏程度发生改变,材料塑性去除主要由晶粒内部的非晶转变和晶界的位错运动所致;晶界的等效应力比晶粒大,分布和传导方向与非晶体原子的一致;切削速度增加使切削区温度上升、应力和切削力减小;切削深度增加易使缺陷原子数量上升,位错线长度降低。通过Diamond结构多晶的研究结果证实多晶锗切削仿真的正确性。     

一种磨粒族叶序排布的端面砂轮及其铣磨实验

为了改善超硬磨料砂轮的磨削能力,基于生物学的叶序排布理论设计了一种新型有序化排布磨料的超硬磨料砂轮;分析了叶序参数对超硬磨料砂轮工作表面上磨粒族的排布的影响规律,通过光刻技术和电镀技术相结合制造出了磨粒族叶序排布砂轮。铣磨实验结果表明：合理的选择叶序系数k和磨料族半径r可使砂轮获得较好的铣磨性能。     

乙醇为溶剂制备超细高氯酸铵的GAS研究

在测定CO2-乙醇系统膨胀度和气液平衡计算的基础上,以乙醇为溶剂测试了超临界二氧化碳气体抗溶剂法(gas anti-solvent,GAS)重结晶高氯酸铵(AP)过程中压力、温度、溶液初始浓度及升压速率、静置时间等对产品晶粒大小、晶形的影响规律。试验结果表明:在GAS细化过程中,AP颗粒的平均粒度随温度升高而增大。在25℃时,平均粒度随初始浓度的增大而减小,但在31℃和40℃时,影响趋势相反。升压速率越大,越易得到粒度均匀的小颗粒AP。终点压力越大,平均粒度越小,但终点压力大于9MPa后,影响不再明显。终点压力为6MPa时,静置时间延长,粒度明显增大,且分布较宽;但终点压力达到9MPa时,粒度变化变小,晶形略有改变。综合分析表明,升压操作引起的液相湍动强度和溶剂本身的物化性质是影响样品粒径、晶型的关键性因素。最后,在温度25℃,终点压力9MPa,升压速率35kg.h-1,初始浓度1.0g.(100mL)-1时,得到60nm多面体形状的AP微细颗粒,其边缘不规则,晶体有断裂现象。     

某复合增程弹底排船尾碎裂原因探析及对策

为探寻某复合增程弹底排船尾碎裂的原因,对回收弹体、底排船尾残骸及同批次弹体和回收的底排船尾的力学特性进行检测,复查试验用弹体和底排船尾的力学特性参数。对发射时底排药柱的受力情况进行分析,并建立药柱强度的计算方法。结果表明,底排船尾碎裂是由于底排药柱与船尾之间存在空隙,发射时出现受力不均而导致强度不足所致;通过填充柔性体可以解决。