纤维增强复合材料宏观性能预测与可靠度分析

针对纤维增强复合材料细观性能的不确定性,采用基于桥联模型的Monte-Carlo方法,预测了复合材料宏观性能分布规律,并从宏、细观两个角度计算了四边简支复合材料层合板的可靠度。研究结果表明,复合材料宏观弹性模量、剪切模量服从正态分布,拉伸强度服从威布尔分布。利用细观和宏观参数计算得到的复合材料层合板可靠度结果趋于一致,表明直接利用细观参数计算复合材料可靠度是可行的。     

碳纤维/环氧树脂层合板的激光烧蚀特性分析

为了研究碳纤维/环氧树脂复合材料层合板的激光烧蚀温度场、退移速率,应用有限元软件ABAQUS的python语言进行二次开发,建立了辐照面动态变化的有限元烧蚀模型,并选用功率密度分别为1.528 kW/cm2及3.82 kW/cm2的高强度激光器对该复合材料进行了激光辐照试验。定量分析了不同功率激光辐照下,碳纤维/环氧树脂层合板的温度场分布以及辐照界面的退移速率。研究结果表明:有限元烧蚀模型能够有效地模拟层合板的烧蚀,随着激光功率密度变大,辐照面附近温度梯度及烧蚀界面退移速率变大,基体热解区域尺度变小,背壁温度梯度变化相对较小,随着辐照时间的增加,烧蚀界面退移速率趋于恒定。     

层状复合材料周期结构的超声传播频散特性及均匀化模拟

首先采用改进全局矩阵算法,研究了层状复合材料周期结构的频散特性。当层数足够大时,在特定方向上结构表现出类似均匀各向异性材料的性质,可采用均匀化方法求解频散曲线。其次,给出了层状复合材料周期结构均匀化的计算方法,并研究了其适用范围。发现在低频段和高频高相速度段范围内可以采用等效模量计算频散特性;而高频低相速度范围内不能采用均匀化方法,该范围内波的性质有待进一步研究。     

基于温升常数的电火工品感度可靠性分析

针对电火工品感度可靠度难以直接度量的问题,利用瞬态脉冲试验得到电火工品电压——时间曲线以及温升常数,基于Matlab软件,采用支持向量机算法和数理统计方法,对电火工品感度可靠性进行了分析。结果表明计算结果符合实际,本研究为电火工品感度可靠性的分析提供了新的途径。     

固体推进剂力学性能和本构模型的研究进展

从力学性能的实验测试方法、力学性能参数的确定以及本构模型的构建三个方面,对固体推进剂力学性能和本构模型的研究进展进行了综述,并在此基础上提出了当前研究中存在的不足和需要进一步重点开展的研究。分析表明:动态加载条件下和多轴应力状态下固体推进剂力学性能的实验测试方法是目前研究中的难点,针对该问题可以借鉴其它应变率敏感性材料的测试方法;固体推进剂力学性能参数的确定方面缺乏针对不同应力状态下力学性能参数相互之间关系的讨论和分析,亟待通过借鉴其它非金属材料的研究方法 /手段和基本结论来解决这一问题;固体推进剂的本构模型研究与实际需求还存在较大的差距,特别是动态加载条件下的大变形非线性粘弹性本构,而基于宏观方法构建含损伤积分型非线性粘弹性本构模型的思想在解决该问题上具有较大的优势,可以成为今后研究的重点,但损伤函数的推导和求解是难点,需要研究者根据动态加载条件下固体推进剂的变形进行合理的分析。     

固体发动机在温度载荷下的结构分析

为研究温度载荷对固体发动机的影响,进行了发动机在低温和温度周变载荷下的热-应力耦合仿真分析,得出在两种载荷下发动机的温度分布和应力应变响应。在低温载荷下,壳体和绝热层的交界面处热应力最大,是发动机的热应力危险部位;药柱內孔的应变最大,是产生裂纹的危险部位。在温度周变载荷下,最大应力出现在距离药柱內孔0.346m处,是发动机的脱粘危险界面。     

基于网络理论的固伴火箭发动机纤维缠绕壳体优化设计

基于网络理论按爆破压强设计的纤维缠绕壳体基本方程，在结构、工艺等约束条件下，选取不同纤维材料，以壳体质量为目标，利用线性多步法和复合形法，优化设计纵向层平面缠绕、圆筒部分在环向缠绕的固体发动机纤维壳体的材料密度、纤维拉伸强度、缠绕角和极孔半径，并给出算例。计算表明，比强度是影响纤维壳体质量的最重要因素。     

导弹武器复合材料结构环境损伤分析及对策

对导弹武器复合材料结构贮存使用的主要环境条件及其对结构的影响进行了系统分析,并针对不同的环境条件提出相应的研究内容与环境控制策略。     

老化对丁羟推进剂燃速性能影响的试验研究

试验研究了贮存老化对HTPB复合固体推进剂燃速性能影响。分别采用自然老化和加速老化的试验方法,对HTPB推进剂在贮存过程中燃速的变化规律进行了对照分析。自然老化采用库房中贮存的方坯,加速老化采用热加速老化方法,燃速测定为水下声发射方法。试验结果表明,HTPB推进剂在贮存过程中燃速有随时间下降趋势,但变化不明显。自然老化与加速老化结论比较一致,具有可比性,这初步表明加速老化试验可以用于推算HTPB推进剂的燃速老化性能,所获得结论可以为固体火箭发动机进一步寿命评估作参考。分析了老化过程引起燃速性能变化的2种机理:化学老化引起的推进剂组分分解和物理老化引起的裂纹和空洞。前者使燃速产生减小的趋势,后者使燃速有增加的趋势,但总体而言,化学老化是主要的,老化的长期效应是燃速略有减小。     

湿度和温度对聚合物光纤光栅反射波长漂移量的影响

针对固体火箭发动机纤维缠绕壳体状态监测中局部可能出现大应变情况,采用聚合物光纤布拉格光栅(polymer op-tical fiber Bragg grating,POFt3G)传感器对大应变进行检测;分析了湿度和温度对光纤光栅反射波长漂移量的影响,建立了湿度传感模型、温度传感模型和温度湿度混合模型.并通过MATLAB进行数值仿真,结果表明,反射波长随温度的升高而减小,随湿度的增加而增大,并受到温度和湿度的交叉影响,这与文献报道的实验结果比较吻合.