[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

本發明提供一種碳纖維復合材料接頭水壓試驗工裝及其結構設計方法，該工裝包括底架、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，前蓋板端面及側面、腔體底面及與接頭接觸內壁上設有密封槽；該種碳纖維復合材料接頭水壓試驗工裝，通過設置前蓋板、腔體、后蓋板來形成內室，并將碳纖維復合材料接頭通過連接螺栓固定在內室內進行試驗，用于碳纖維復合材料接頭性能的評價與驗證。本發明能夠保證試驗結果的準確性，結構設計合理，便于使用。

技術領域

本發明涉及一種碳纖維復合材料接頭水壓試驗工裝及其結構設計方法。

背景技術

復合材料壓力容器由于具有重量輕、比強度、比模量高、耐腐蝕、可靠性高、失效模式安全、制造周期短、壽命長等一系列優點，已成為提高固體火箭發動機性能的決定性因素。而新型航天飛行器對材料的高效能、低成本、長壽命、高可靠性的要求，進一步推動了固體發動機殼體全復合材料化的發展，不僅僅包括發動機殼體的復合材料化，也包括接頭的復合材料化。

目前，成熟的設計技術是基于金屬接頭和復合殼體組合，還未見全復合材料壓力容器的設計方法，針對壓力容器及其零部件性能評價驗證，普通壓力容器的評價驗證主要是通過水壓爆破的方法，已經比較完善；而對于全復合材料壓力容器接頭的驗證方法目前尚未有相關研究報道，需要對其進行重點研究。本發明提供了一種碳纖維復合材料接頭水壓試驗工裝及其結構設計方法，用于碳纖維復合材料接頭性能的評價與驗證。

發明內容

為了克服全復合材料壓力容器接頭的驗證難題，本發明提供一種碳纖維復合材料接頭水壓試驗工裝及其結構設計方法。

本發明的技術解決方案是：

一種碳纖維復合材料接頭水壓試驗工裝，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。

進一步地，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。

進一步地，密封槽采用矩形截面密封槽。

進一步地，腔體采用半橢球形腔體。

進一步地，前蓋板設有若干走線口，走線口均勻環向設置。

一種上述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，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；