某大极孔比复合材料壳体结构设计及承压力学特性研究

作     者：金书明 钱家豪 林天一 李德华 许辉 郑庆 JIN Shuming;QIAN Jiahao;LIN Tianyi;LI Dehua;XU hui;ZHENG Qing

作者机构：上海航天动力技术研究所上海201109 

出 版 物：《固体火箭技术》 (Journal of Solid Rocket Technology)

年 卷 期：2024年第47卷第2期

页      面：262-268页

核心收录：

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主　　题：固体火箭发动机 复合材料壳体 大极孔比 铺层设计 渐进损伤 

摘      要：通过开展某大极孔比固体火箭发动机复合材料壳体结构设计及水压试验研究,探究了其在内压载荷作用下的力学行为。采用CADWind进行缠绕线型规划及铺层设计,实现壳体的高保真有限元建模,根据复合材料渐进损伤原理(特性)分析了壳体承压性能,揭示了壳体大极孔端的失效机理,并通过水压爆破试验验证计算模型的准确性。结果表明,通过CADWind进行线型、铺层设计能有效支撑大极孔比壳体缠绕成型,壳体的铺层厚度、角度输出数据与实物更加吻合,可进一步提高有限元建模精度;其次,基于Hashin失效判据的渐进损伤失效分析方法实现了壳体的破坏位置、失效模式以及爆破压强的准确预测;最终,壳体计算爆破压强20.3 MPa,试验爆压19.5 MPa,计算误差4.6%,筒段应变计算结果与实测值基本吻合。