Phân tích kết cấu và đo ứng suất -biến dạng của vỏ động cơ nhiên liệu rắn làm từ vật liệu composite sợi carbon T700/epoxy
8 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.FMC.2026.53-60Từ khóa:
Đo ứng suất biến dạng thân vỏ động cơ từ vật liệu composite; Vị trí nguy hiểm thân vỏ.Tóm tắt
Thân vỏ động cơ nhiên liệu rắn bằng vật liệu composite chế tạo theo công nghệ quấn sợi được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực hàng không vũ trụ nhờ khối lượng nhẹ, độ bền riêng cao và khả năng chịu áp suất lớn. Nghiên cứu này trình bày phương pháp thiết kế thân vỏ theo kỹ thuật quấn trắc địa và áp dụng cho thân vỏ động cơ sử dụng composite sợi carbon T700 trên nền epoxy làm việc ở áp suất cực đại 12 MPa. Các đặc trưng cơ học của vật liệu được xác định bằng thực nghiệm và sử dụng làm cơ sở tính toán thiết kế. Độ tin cậy của mô hình được đánh giá thông qua so sánh biến dạng đo bằng cảm biến biến dạng bố trí theo phương dọc trục sợi với kết quả tính toán dưới tác dụng của áp suất trong. Kết quả cho thấy sự tương đồng cao giữa thực nghiệm và tính toán về phân bố ứng suất, biến dạng cũng như vị trí chịu tải tới hạn của kết cấu. Trên cơ sở mô hình đã được kiểm chứng, thân vỏ động cơ sử dụng khối thuốc phóng làm lõi quấn được chế tạo và thử nghiệm đốt thành công. Kết quả nghiên cứu khẳng định tính khả thi của phương pháp thiết kế và tiềm năng ứng dụng công nghệ quấn sợi trong chế tạo thân vỏ động cơ nhiên liệu rắn bằng vật liệu composite tại Việt Nam.
Tài liệu tham khảo
[1]. J. Zong, Z. Li, et al., “Experiment, simulation, optimization design, and damage detection of composite shell of hydrogen storage vessel,” Journal of Reinforced Plastics and Composites, (2022).
[2]. B. Niharika and B. Bhaswarup Varma, “Design and Analysis of Composite Rocket Motor Casing,” IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 455, (2018). DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/455/1/012034
[3]. J.-S. Park, C.-U. Kim, H.-K. Kang, C.-S. Hong, and C.-G. Kim, “Structural Analysis and Strain Monitoring of the Filament Wound Motor Case,” Journal of Composite Materials, vol. 36, no. 20, pp. 2373–2388, (2002). DOI: 10.1177/0021998302036020870 DOI: https://doi.org/10.1177/0021998302036020870
[4]. J. Liang, F. Zhao, D. Wu, and A. Ding, “A numerical method for predicting bursting strength of composite rocket motor case considering filament winding process-induced stress,” Chinese Journal of Aeronautics, vol. 38, no. 1, Art. no. 103340, (2024). DOI: 10.1016/j.cja.2024.103340 DOI: https://doi.org/10.1016/j.cja.2024.103340
[5]. B. D. Agarwal, L. J. Broutman and K. Chandrashekhar, “Analysis and Performance of Fiber Composites,” Wiley, New Jersey, (2006).
[6]. J. Wen and Y. Wu, “Effect of high temperature on mechanical properties and porosity of carbon fiber/epoxy composites,” Composite Structures, vol. 262, p. 113640, (2021).
[7]. D. J. Milligan and A. Ghoshal, “Design and Analysis of a Composite-Lined Rocket Motor Case,” NASA Technical Memorandum 107523, Hampton, VA: NASA Langley Research Center, (1992).
[8]. T. N. Thanh, D. V. Hien, and B. V. Am, “Building a mathematical model describing the dome profile of a solid fuel engine case made from composite materials using winding Technology,” Journal of Military Science and Technology, no. 109, pp. 146–153, (2026). DOI: https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.109.2026.146-153
[9]. И.М. Буланов, В.И. Смыслов, М.А. Кoмков, В.И. Кузнецов., “Сосуды давления из композиционных материалов в конструкциях летательных апаратов.” Москва: информации, (1985).
