حل تحليلي و شبيه سازي لولاي منعطف جهت كنترل راستاي نيروي پيشران تحت گشتاور خمشي

حل تحليلي و شبيه سازي لولاي منعطف جهت كنترل راستاي نيروي پيشران تحت گشتاور خمشي

لولاي منعطف يكي از كارآمدترين سيستم ها جهت كنترل راستاي نيروي پيشران در موشك ها سوخت جامد مي باشد. در اين مقاله فرمول تحليلي جديدي براي محاسبه سختي لولاي الاستومر- فلز كروي با استفاده از تيوري الاستيسيته خطي و روش حل تحليلي ولاسف كانترويج كه برپايه حاصلضرب جابجايي هاي بدست آمده از گشتاور خمشي مي باشد ارايه شده است. همچنين لولا با نرم افزار اجزاي محدود ABAQUS شبيه سازي گرديده و تحت بارگذاري گشتاور خمشي براي برداردهي 15 درجه قرار گرفته است. با توجه به ماكزيمم تنش ايجاد شده در الاستومر و گشتاور مورد نياز در هفت حالت طراحي شده براي لولا، بهترين حالت از نظر جنس و ضخامت الاستومر بدست آمد. در انتها مقايسه نتايج حاصل از حل تحليلي با شبيه سازي لولاي منعطف توسط نرم افزار اجزاي محدود، صحت و دقت فرمول ارايه شده تحليلي را نشان مي دهد.

Flexible joint has the most critical role in Thrust Vector Control (TVC) solid fuel rockets. In this paper, a new analytic method for calculation of stiffness of spherical Elastomer-Metal joint by the theory of linear elasticity and Velasof Kantorowicz analytic method is developed. Velasof Kantorowicz analytic method is based on cross displacement which is driven from bending equation. Then flexible joint is simulated by ABAQUS code under bending load when thrust vector angle is critical (i.e. 15 degrees). Seven different configurations of metal and rubber layers are considered. In each configuration, required bending is determined when thrust vector is 15 degrees and maximum stress is calculated. Based on these results best selection of elastomer material and stiffness is proposed. Finally, the results of analytical and those of simulation are compared which show good agreement. This comparison shows that the derived formula predicts stresses precisely.