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摘要:
为了提高固体火箭发动机(SRM)的外载荷承载能力,研究了其复合材料壳体的失效机制,提出了复合材料壳体的增强改进结构形式。通过提高复合材料外缠绕层的轴向刚度和横向弯曲刚度,使得连接区域内的内、外缠绕层的轴向变形相协调,改善了内、外缠绕层的轴向承载分配,使增强改进后的复合材料壳体结构的承载能力提高了124%,而结构质量增加低于10%。研究结果表明: SRM复合材料壳体承载能力的关键因素是连接区域内复合材料内、外缠绕层的刚度匹配设计,只有保证连接区域内的刚度匹配和位移变形相协调,才能充分发挥复合材料壳体的承载能力。
摘要:
锥柱一体化复合材料壳体作为新兴固体火箭发动机主体承载结构形式,相较于直筒结构固体火箭发动机壳体纤维缠绕结构形式复杂,且其在承受内压载荷下的损伤失效过程及失效模式不明晰。为此,本文构建了锥柱一体化复合材料壳体分析模型,开展了锥柱一体化缠绕异型结构件线型规划,失效模式、爆破位置、以及爆破压强预测方面研究。结果表明锥柱一体化复合材料壳体交接处存在应力突变现象,削弱了该处纤维缠绕层的承载能力,且主要呈现为环向纤维断裂失效模式。本文研究成果可以为锥柱一体化复合材料壳体的结构铺层设计与失效分析提供理论依据。