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...