本发明涉及固体火箭，特别是涉及一种固发纤维缠绕壳体封头厚度的测量装置及方法。
背景技术：
1、固体火箭发动机复合材料壳体与传统金属壳体相比，具有重量轻、比强度高等特点，采用复合材料壳体有助于很大程度地减轻发动机消极质量，提高固体火箭发动机运载能力，还能够在极端环境中保持卓越的性能。碳纤维是复合材料壳体中的关键材料之一。其独特的强度和刚度特性使得火箭系统在推进过程中能够承受高达数千摄氏度的温度和极大的气动压力。这不仅提高了整个发动机的耐久性，还确保了火箭在极端环境下的可靠性。
2、发动机的封头段作为发动机点火和运行期间承受最高压力和温度的区域。由于受到极端的气动和热载荷，封头段极易发生热疲劳、热老化或热裂纹，从而导致损伤和失效。另外，发动机在使用过程中可能经历多次启动和停止，这会在复合材料壳体的封头段产生疲劳载荷。随着时间的推移，这种疲劳载荷可能导致材料的微裂纹和最终的断裂失效。并且，在发动机点火和燃烧过程中，复合材料壳体会受到高温影响。长期暴露在高温环境下可能导致复合材料的热老化，使材料的强度和刚度下降，最终导致失效。
3、螺旋缠绕导致靠近极孔的位置存在纤维存在堆积现象，且在实验测量结果已经表明封头的缠绕厚度与预测值存在较大差距，由于复材层的厚度值直接决定了其刚度大小，导致根据预测值建立的仿真模型并不能很好地反映壳体的真实失效形式和部位。因此，根据封头复材的实际厚度进行仿真分析的方法具有其重要性，但目前针对复合材料壳体封头厚度测量手段较少，传统的皮尺量取封头轴向距离或弧长距离反算的方法工作量大且测量精度不高。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种固发纤维缠绕壳体封头厚度的测量装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，具有装置成本低、结构可靠、操作简单且数据采集精度高的优点。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
3、本发明提供一种固发纤维缠绕壳体封头厚度的测量装置，包括底座、芯轴和测量滑块，所述底座固定于所述芯轴上，所述芯轴固定于待测量的芯模上，所述底座上沿着垂直于所述芯轴的方向设置有滑轨，所述测量滑块滑动连接于所述滑轨上，所述测量滑块上设置有控制所述测量滑块移动的步进电机，通过输入电机脉冲信号得到的角位移计算出滑块移动的距离，所述滑块上还设置有激光测距仪，通过所述激光测距仪测量所述测量滑块到壳体封头的距离。
4、优选地，所述底座包括外壳、半圆形键和固定阀，所述固定阀设置于所述外壳的两侧，每个所述固定阀控制一个所述半圆形键，两各个所述半圆形键由所述芯轴的两侧夹持所述芯轴，所述固定阀包括与所述外壳螺纹连接的阀杆和设置于所述外壳外部并与所述阀杆连接的阀柄，通过转动所述阀柄控制所述阀杆顶紧或松开所述半圆形键。
5、优选地，所述测量滑块的底部设置有滚轮，所述滚轮通过其上设置的凹槽与所述滑轨上的凸条配合连接。
6、优选地，所述滚轮与所述测量滑块底部的主轴通过深沟球轴承连接，并通过轴承端盖固定。
7、基于上述固发纤维缠绕壳体封头厚度的测量装置，本发明还提供一种固发纤维缠绕壳体封头厚度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
8、1)确定芯模结构；
9、2)固定测量装置；
10、将装置固定在准备好的芯模上，在芯轴上开两个槽，通过阀柄旋转推进阀杆对半圆键施加作用力，将底座固定在芯轴上；
11、3)测量第一组数据；
12、4)缠绕符合材料壳体；
13、5)再次固定测量装置；
14、6)测量第二组数据；
15、7)建模仿真分析应力；
16、在芯轴上固定一点作为原点，以芯轴方向作为y轴，垂直于芯轴方向作为x轴，建立坐标系；缠绕前，测量第一组数据，在x轴上确定若干个点，测量该点到芯模的距离，记为纵坐标；缠绕完成后，测量相同点到铺层的距离，记为第二组纵坐标；两组纵坐标的差值即为该横坐标下铺层的纵向厚度；之后，根据这两组数据与设计的结构进行比对，或者通过手动建模或脚本将其在有限元分析软件中建立好模型，进行仿真。
17、本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
18、本发明提供的固发纤维缠绕壳体封头厚度的测量装置及方法，根据实验所测数据在有限元分析软件abaqus中进行精确建模的仿真分析。整个装置结构简单、成本低、结构可靠、操作简单且数据采集精度高。
1.一种固发纤维缠绕壳体封头厚度的测量装置，其特征在于：包括底座、芯轴和测量滑块，所述底座固定于所述芯轴上，所述芯轴固定于待测量的芯模上，所述底座上沿着垂直于所述芯轴的方向设置有滑轨，所述测量滑块滑动连接于所述滑轨上，所述测量滑块上设置有控制所述测量滑块移动的步进电机，通过输入电机脉冲信号得到的角位移计算出滑块移动的距离，所述滑块上还设置有激光测距仪，通过所述激光测距仪测量所述测量滑块到壳体封头的距离。
2.根据权利要求1所述的固发纤维缠绕壳体封头厚度的测量装置，其特征在于：所述底座包括外壳、半圆形键和固定阀，所述固定阀设置于所述外壳的两侧，每个所述固定阀控制一个所述半圆形键，两各个所述半圆形键由所述芯轴的两侧夹持所述芯轴，所述固定阀包括与所述外壳螺纹连接的阀杆和设置于所述外壳外部并与所述阀杆连接的阀柄，通过转动所述阀柄控制所述阀杆顶紧或松开所述半圆形键。
3.根据权利要求1所述的固发纤维缠绕壳体封头厚度的测量装置，其特征在于：所述测量滑块的底部设置有滚轮，所述滚轮通过其上设置的凹槽与所述滑轨上的凸条配合连接。
4.根据权利要求3所述的固发纤维缠绕壳体封头厚度的测量装置，其特征在于：所述滚轮与所述测量滑块底部的主轴通过深沟球轴承连接，并通过轴承端盖固定。
5.一种固发纤维缠绕壳体封头厚度的测量方法，应用权利要求1-4任一项所述的固发纤维缠绕壳体封头厚度的测量装置，其特征在于，包括以下步骤：
