復合材料多瓣易碎蓋設計與實驗研究.pdf

1、發(fā)射箱蓋是導彈發(fā)射系統(tǒng)的重要組成部分，需要有一定的強度以保證箱內(nèi)惰性氣體不外泄，同時在導彈點火的氣流作用下需要先于導彈與發(fā)射箱分離。傳統(tǒng)的發(fā)射箱蓋因其質(zhì)量大、反應慢、機構復雜等缺陷已經(jīng)逐漸被復合材料發(fā)射箱易碎蓋所替代，但整體易碎蓋分離體質(zhì)量大，為了解決該問題，本文提出了多瓣式復合材料發(fā)射箱易碎蓋，并對其進行了結(jié)構設計和力學性能分析。
　　本文第一部分根據(jù)發(fā)射箱蓋使用條件和沖破性能要求，將多瓣易碎蓋結(jié)構分為框架、薄弱區(qū)和分離體三部分

2、，其中分離體由4瓣子蓋通過薄弱區(qū)結(jié)構膠接而成。初步提出了三種多瓣易碎蓋方案，通過有限元計算考察了三種易碎蓋形狀的剛度和強度性能，其中平板型易碎蓋由于內(nèi)外壓差一致、變形和應力集中嚴重，不適合作為多瓣易碎蓋方案。對圓帽型、球面型易碎蓋的分離體結(jié)構進行了初步設計，通過對比不同膠接結(jié)構選擇雙面搭接對接膠接接頭作為薄弱區(qū)結(jié)構，并對兩種易碎蓋進行了鋪層設計。
　　第二部分主要研究了薄弱區(qū)結(jié)構的強度和破壞形式。建立薄弱區(qū)結(jié)構的細觀模型，計算了9

3、種不同參數(shù)的薄弱區(qū)結(jié)構在11種比例拉彎耦合載荷作用下的力學性能，擬合了強度包絡線；通過最大應力強度準則，建立了不同參數(shù)薄弱區(qū)結(jié)構在不同載荷下的強度曲線，由此提出了薄弱區(qū)結(jié)構的參數(shù)化設計方法。通過雙懸臂梁實驗和端部缺口彎曲實驗測得了I型和II型裂紋的斷裂韌性，采用最大應力準則判讀裂紋擴展方向，通過 B-K準則計算能量釋放率，最后通過XFEM方法模擬了薄弱區(qū)結(jié)構的裂紋擴展，分析了不同結(jié)構參數(shù)和載荷對裂紋擴展的影響。
　　第三部分在上文

4、的基礎上采用有限元方法分析了多瓣易碎蓋的剛度和強度。首先采用了CFD方法模擬了導彈點火時尾流在發(fā)射箱內(nèi)的流動，在3ms時易碎蓋內(nèi)表面的壓力已經(jīng)達到破壞載荷。對2種結(jié)構的易碎蓋在氣密工況、反壓工況和沖破工況載荷作用下的剛度和強度進行了計算，球面型易碎蓋性能優(yōu)于圓帽型易碎蓋，其變形較小、應力分布均勻。建立含薄弱區(qū)結(jié)構的1/4模型，計算了局部模型在三種工況下的變形和應力，對薄弱區(qū)結(jié)構和膠層進行了強度校核。
　　第四部分制作了圓帽型和球面