[發明專利]碳纖維復合材料接頭水壓試驗工裝及其結構設計方法

有效

• 申請號: 201810326888.6
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108469382B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 孟夢;王飛;張佳衛
• 申請（專利權）人: 江蘇恒神股份有限公司
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/02
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 郭俊玲

1.一種碳纖維復合材料接頭水壓試驗工裝，其特征在于：包括底架、前蓋板、腔體、后蓋板和吊環，底架上設有后蓋板，腔體設于前蓋板與后蓋板間，后蓋板通過下連接螺栓與腔體的下端連接，前蓋板通過上連接螺栓與腔體的上端連接，前蓋板、腔體、后蓋板共同形成內室，內室內設有碳纖維復合材料接頭，前蓋板通過頂部連接螺栓連接碳纖維復合材料接頭，前蓋板與碳纖維復合材料接頭接觸的端面密封槽內設有第一密封件，前蓋板與碳纖維復合材料接頭接觸的側面密封槽內設有第二密封件，腔體與碳纖維復合材料接頭接觸的內壁密封槽內設有第三密封件，腔體與后蓋板接觸的底面密封槽內設有第四密封件，前蓋板中心處設有吊環。

2.如權利要求1所述的碳纖維復合材料接頭水壓試驗工裝，其特征在于：第一密封件與第二密封件、第三密封件、第四密封件結構相同，第一密封件包括密封槽和O形密封圈，O形密封圈設于密封槽內。

3.如權利要求2所述的碳纖維復合材料接頭水壓試驗工裝，其特征在于：密封槽采用矩形截面密封槽。

4.如權利要求1所述的碳纖維復合材料接頭水壓試驗工裝，其特征在于：腔體采用半橢球形腔體。

5.如權利要求1所述的碳纖維復合材料接頭水壓試驗工裝，其特征在于：前蓋板設有若干走線口，走線口均勻環向設置。

6.一種權利要求1-5任一項所述碳纖維復合材料接頭水壓試驗工裝的結構設計方法，其特征在于：包括以下步驟，

S1、根據輸入條件，確定所設計水壓試驗工裝結構承受的載荷工況；

S2、基于碳纖維復合材料接頭理論外形及固體火箭發動機金屬殼體設計原理，設計試驗工裝腔體形狀及壁厚，初步確定腔體結構尺寸；

S3、根據腔體及接頭結構初步確定前蓋板和后蓋板結構的參數，包括直徑、厚度；

S4、基于固體火箭發動機殼體連接螺栓設計理論，計算前蓋板與碳纖維復合材料接頭、腔體與后蓋板的連接螺栓的直徑與數量，并選型；

S5、確定前蓋板與碳纖維復合材料接頭、腔體與碳纖維復合材料接頭、腔體與后蓋板間的密封件，基于殼體密封結構設計原理計算密封件尺寸并選型，然后計算密封槽尺寸；

S6、分析結構的可能失效模式，包含工裝結構總體應力強度、零件局部應力強度、連接螺栓應力強度，并建立有限元模型進行強度校核，要求能夠承受3倍以上試驗工況載荷；

S7、強度分析結果至工裝能夠滿足結構設計要求，否則參照強度分析結果，重復步驟S2-S6對結構進行優化設計；

S8、工裝零部件結構細化及減重設計，至結構強度分析結果滿足結構設計要求，得到最終的碳纖維復合材料接頭水壓試驗工裝，結構細化包括工裝吊環、底架以及各零件之間的配合設計；減重設計的目標是碳纖維復合材料接頭水壓試驗工裝在保證強度與剛度滿足要求的前提下盡量減重。