帶金屬接頭的復合材料殼體內壓變形分析①

崔向斌，陳 怡，秦 誼，丁文輝

(1.中國航天科技集團公司四院41所固體火箭發動機燃燒、熱結構與內流場國防科技重點實驗室，西安 710025;2.西安航天信息研究所，西安 710025)

0 引言

纖維纏繞殼體具有比強度高、比模量大、結構可設計性等諸多優點，被廣泛用于固體火箭發動機。目前，關于纖維纏繞殼體承載性能方面的網格理論和復合理論已較完善，非線性的數值方法也可模擬纖維纏繞殼體的結構和纏繞角度。陳汝訓［1－2］給出了復合材料殼體圓筒軸壓的計算公式，用正交異性薄殼理論分析了復合材料殼體的變形，得到了內壓作用下圓筒和封頭的應變和位移表達式;分析了纖維纏繞殼體封頭低壓破壞的原因及3種破壞模式，給出相應破壞模式的強度校核公式［3］。Joon－Hong［4］采用 ANSYS 軟件的 APDL語言，實現了參數化的纖維纏繞壓力容器非線性分析。崔昭霞［5］建立了縱向和環向共40多層交替纏繞發動機殼體2－D模型，獲得殼體在內壓過程中的變形。Jae－Sung［6］采用有限元法，研究了 φ250 mm 纖維纏繞殼體纏繞角的變化規律，并對內壓載荷作用下的殼體進行了數值分析。許賢澤［7］采用非線性有限元迭代算法，對復合材料殼體的層間應力進行分析，提出了復合材料殼體層間應力分布對復合材料實際結構破壞的影響。

網格理論［2］雖然給出了橢球封頭的應變理論公式，但由于封頭是變厚度的，無法準確給出封頭的彈性模量和泊松比的函數關系。因此，不易準確給出封頭的變形計算結果。很多學者也采用數值方法分析了纖維纏繞殼體的位移特性，但都以直徑小于1 m的纖維纏繞殼體或2－D模型為主。……