復(fù)合材料多瓣易碎蓋設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、發(fā)射箱蓋是導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)的重要組成部分，需要有一定的強(qiáng)度以保證箱內(nèi)惰性氣體不外泄，同時(shí)在導(dǎo)彈點(diǎn)火的氣流作用下需要先于導(dǎo)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(yīng)慢、機(jī)構(gòu)復(fù)雜等缺陷已經(jīng)逐漸被復(fù)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(fù)合材料發(fā)射箱易碎蓋，并對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和力學(xué)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(gòu)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(gòu)膠接而成。初步提出了三種多瓣易碎蓋方案，通過有限元計(jì)算考察了三種易碎蓋形狀的剛度和強(qiáng)度性能，其中平板型易碎蓋由于內(nèi)外壓差一致、變形和應(yīng)力集中嚴(yán)重，不適合作為多瓣易碎蓋方案。對(duì)圓帽型、球面型易碎蓋的分離體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)，通過對(duì)比不同膠接結(jié)構(gòu)選擇雙面搭接對(duì)接膠接接頭作為薄弱區(qū)結(jié)構(gòu)，并對(duì)兩種易碎蓋進(jìn)行了鋪層設(shè)計(jì)。
　　第二部分主要研究了薄弱區(qū)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和破壞形式。建立薄弱區(qū)結(jié)構(gòu)的細(xì)觀模型，計(jì)算了9

3、種不同參數(shù)的薄弱區(qū)結(jié)構(gòu)在11種比例拉彎耦合載荷作用下的力學(xué)性能，擬合了強(qiáng)度包絡(luò)線；通過最大應(yīng)力強(qiáng)度準(zhǔn)則，建立了不同參數(shù)薄弱區(qū)結(jié)構(gòu)在不同載荷下的強(qiáng)度曲線，由此提出了薄弱區(qū)結(jié)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法。通過雙懸臂梁實(shí)驗(yàn)和端部缺口彎曲實(shí)驗(yàn)測得了I型和II型裂紋的斷裂韌性，采用最大應(yīng)力準(zhǔn)則判讀裂紋擴(kuò)展方向，通過 B-K準(zhǔn)則計(jì)算能量釋放率，最后通過XFEM方法模擬了薄弱區(qū)結(jié)構(gòu)的裂紋擴(kuò)展，分析了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)和載荷對(duì)裂紋擴(kuò)展的影響。
　　第三部分在上文

4、的基礎(chǔ)上采用有限元方法分析了多瓣易碎蓋的剛度和強(qiáng)度。首先采用了CFD方法模擬了導(dǎo)彈點(diǎn)火時(shí)尾流在發(fā)射箱內(nèi)的流動(dòng)，在3ms時(shí)易碎蓋內(nèi)表面的壓力已經(jīng)達(dá)到破壞載荷。對(duì)2種結(jié)構(gòu)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(qiáng)度進(jìn)行了計(jì)算，球面型易碎蓋性能優(yōu)于圓帽型易碎蓋，其變形較小、應(yīng)力分布均勻。建立含薄弱區(qū)結(jié)構(gòu)的1/4模型，計(jì)算了局部模型在三種工況下的變形和應(yīng)力，對(duì)薄弱區(qū)結(jié)構(gòu)和膠層進(jìn)行了強(qiáng)度校核。
　　第四部分制作了圓帽型和球面