橡胶复合材料缓冲器力学性能优化VIP免费

2015年第3期总第339期导弹与航天运载技术MISSILESANDS队CEVEHICLESNO．32015SumNO．339文章编号：1004．7182(2015)03—0060-04DOI．-10．7654／j．issn．1004—7182．20150315帘线／橡胶复合材料缓冲器力学性能优化邢春鹏，赵衡柱，吴新跃(北京航天发射技术研究所，北京，100076)摘要：柔性帘线，橡胶复合材料缓冲器(简称缓冲器)依靠自身大变形、膨胀触地将数百吨后坐大载荷传递到地面，在起到缓冲效果的同时，降低对系统的力学环境影响。通过对帘线，橡胶复合材料的本构关系进行研究，针对缓冲器相关参数对力学性能的影响规律进行分析，提出缓冲器力学性能优化方法。利用此方法进行优化的缓冲器试验结果与仿真分析结果吻合较好，为系统力学环境及结构设计优化提供支撑。关键词：帘线／橡胶；复合材料；缓冲器；力学性能；优化中图分类号：V553文献标识码：AMechanicalPropertiesOptimizationofPolyamideFiberEnhancedRubberCompositeBufferXingChun-peng，ZhaoHeng—zhu，WuXin-yue(BeijingInstituteofSpaceLaunchTechnology，Beijing，100076)Abstract：Elasticpolyamidefiberenhancedrubbercompositebufer(buferforshort)calltransferhundredsoftonsoflaunchingrecoilloadtothegroundbygreatself-transforming，whichcallaffordbufering，andlowertheefect0nthelaunchingsystem．ConstitutivemodelofthecompositeWasobtainedbyexperimentstudy．Accordingtothesimulationstudyofpolyamidefiberenhancedrubbercomposite，theinfluencerulesofbuferparametersonmechanicalpropertieswereanalyzedandaoptimizationmethodformechanicalpropertiesWasacqu~ed．Theexperimentresultsoftheoptimizedbuferusingtheestablishedmethodagreedwellwiththesimulationresults，whichCansupporttheoptimizationofloadenvironmentandstructuredesignforthelaunchingplatform．KeyWords：Polyamidefiberenhancedrubber；Composite；Bufer；Mechanicalproperties；Optimization0引言缓冲器是某型号发射装置后坐载荷传递装置，采用帘线／橡胶复合材料，是一种以硫化橡胶为基体，帘线[1]纤维为增强材料的柔性复合材料，其基体橡胶是一种大变形、超弹性材料，增强材料是小变形的尼龙帘线[21。缓冲器结构为带有“S”弯的圆环形结构，通过法兰与系统进行连接见图1。在使用时，缓冲器在高压气体的冲击作用下，发生大变形与地面接触，将承载缓冲的数百吨的膨胀载荷后坐力传递到地面上，从而在达到缓冲效果的同时，降低对系统的力学环境影响。缓冲器工作时对地面的压强不高于其内部气体压强，大大降低了对地面的承载性能的要求，具有适应地面不平度、倾斜度等特性，简化了系统复杂程度，提高了系统的对地适应性和承载可靠性。b)图1缓冲器结构示意1．法兰；2．内层：3．中间复合层；4．外层；5．底部；6．⋯S弯收稿日期：2014—05—23；修回日期：2014—07-20作者简介：邢春鹏(1984．)，男，高级工程师，研究方向为复合材料结构设计及力学性能仿真第3期邢春鹏等帘线／橡胶复合材料缓冲器力学性能优化63可将更多的后坐载荷传递到地面上，有效减小附加载荷，因此在满足缓冲器总高度和与系统连接所需部分外，可尽量增加“S”弯半径；d)降低缓冲器离地高度，能够减少缓冲器承压后的“S”弯部位轴向变形量，相当于降低了缓冲器的轴向刚度，能够将更多的后坐载荷传递到地面上，有效减小附加载荷，因此在满足缓冲器地面适应性要求外，可尽量降低离地高度；e)缓冲器自身高度在一定范围内越小，附加载荷就越大，这是因为自身高度过小，其大变形能力较弱，相当于增加缓冲器的轴向刚度；但自身高度超出一定值后附加载荷变化不大，这是因为在其余各因素不变的情况下，离地高度对附加载荷的影响越来越小，因此在设计时缓冲器自身高度需要与“s”弯半径等其他各影响的因素进行匹配设计。5仿真与试验结果对比分析根据上述结构优化方法，针对一具体实例优化后开展了仿真计算，得到离地40mm高度水平地面，缓冲器最大附加载荷为14．1t，离地70mm高度倾斜地面，缓冲器最大附加载荷为41．2t。缓冲器仿真计算L5J附加载荷结果如图l...