導(dǎo)彈發(fā)射箱蓋是導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)中非常重要的組成部分，在平常貯存時，箱蓋保證了整個發(fā)射箱的密封，一方面阻止了箱內(nèi)惰性氣體的外泄，另一方面也起到了保護導(dǎo)彈的作用。在導(dǎo)彈發(fā)射時，需要箱蓋能夠及時地打開并釋放出一定范圍的空間通道令導(dǎo)彈能夠順利的通過。傳統(tǒng)的機械打開蓋與爆破蓋有質(zhì)量重、打開反應(yīng)時間慢和維修費用高等缺陷，鑒于復(fù)合材料輕質(zhì)高強、抗腐蝕等優(yōu)點，采用復(fù)合材料發(fā)射箱蓋代替?zhèn)鹘y(tǒng)發(fā)射箱蓋的趨勢不可避免。為了使復(fù)合材料發(fā)射箱蓋能夠更加廣泛的應(yīng)用于導(dǎo)彈發(fā)射裝置中，實現(xiàn)發(fā)射系統(tǒng)的輕質(zhì)化，提高導(dǎo)彈部隊的作戰(zhàn)反應(yīng)能力，本文對采用燃氣流開蓋的整體沖破式復(fù)合材料發(fā)射箱蓋進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計與試驗研究。本文第一部分根據(jù)箱蓋的性能要求設(shè)計了箱蓋在貯存與沖破工況的基本形式。將箱蓋分為主體、薄弱區(qū)結(jié)構(gòu)和邊框三部分，并著重對主體與薄弱區(qū)結(jié)構(gòu)兩個部件進行了初步的結(jié)構(gòu)設(shè)計。提出了三種主體外型方案，通過有限元數(shù)值仿真與充壓試驗相結(jié)合的手段對三種結(jié)構(gòu)進行變形、應(yīng)力分布和薄弱區(qū)應(yīng)力構(gòu)成等性能的考察，選取了綜合性能較優(yōu)的圓帽型結(jié)構(gòu)。主體與框架之間的薄弱區(qū)結(jié)構(gòu)采用膠接的形式連接，綜合薄弱區(qū)結(jié)構(gòu)功能與密封等因素，選用雙面搭接膠接接頭作為薄弱區(qū)... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：128 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)中導(dǎo)彈發(fā)射箱蓋目前，以發(fā)射箱方式發(fā)射導(dǎo)彈的開蓋方案主要有機械式開蓋機構(gòu)、爆破蓋和易碎蓋[1-4]

空間系統(tǒng)中以S玻璃和凱夫拉-49纖維復(fù)合的金屬內(nèi)襯輕質(zhì)壓力容器逐漸取代傳統(tǒng)的全金屬容器，如圖1.2所示。圖 1.2 航天飛機上所用的凱夫拉纖維纏繞復(fù)合材料壓力容器[9]在20世紀(jì)80年代中期, 隨著高強度碳纖維的普遍應(yīng)用和推廣, 使得強度高、質(zhì)量輕、可靠性高的高壓容器生產(chǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實[10-13]。復(fù)合材料壓力容器具有以下諸多優(yōu)點[14]：1)制成的容器比模量和比強度高；2)金屬材料在疲勞過程發(fā)生破壞往往是沒有明顯的預(yù)兆，經(jīng)常是突發(fā)性的破壞。而復(fù)合材料中增強織物與基體的結(jié)合面，既能阻止裂紋的擴展，又能有效地傳遞載荷，提高結(jié)構(gòu)的斷裂韌性；3)復(fù)合材料中的大量增強織物使得過載而少數(shù)纖維斷裂時，未破壞的纖維會迅速繼續(xù)承載，使整個結(jié)構(gòu)件在短時間內(nèi)不至快速失去承載能力；4)能滿足耐腐蝕要求，無需特殊處理。在理論計算方面，目前對于復(fù)合材料壓力容器結(jié)構(gòu)(即層合殼體結(jié)構(gòu))的力學(xué)性能分析理論發(fā)展較為完善和成熟。從最初的網(wǎng)格理論，薄板理論發(fā)展至二維板殼理論及三維彈性理論等。薄板理論，又稱為層板理論，考慮了基體的傳載和承載作用，假設(shè)結(jié)構(gòu)由多層復(fù)合材料單向板共同承載

這種新型無內(nèi)襯復(fù)合材料壓力容器消除了傳統(tǒng)的金屬內(nèi)襯, 使其在增加容積的同時減輕了大約1/4左右的重量。如果設(shè)計適當(dāng)，還可以降低操作風(fēng)險和維護費用，增加使用率。圖1.3為幾種不同結(jié)構(gòu)與材料壓力容器的重量比較。圖 1.3 多種壓力容器比較[18]綜上所述，由于復(fù)合材料發(fā)射箱蓋與壓力容器兩側(cè)的封頭的整體形式基本相似，因此認(rèn)為這種結(jié)構(gòu)形式的箱蓋可以滿足導(dǎo)彈貯存容器的氣密承壓要求。但在進行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計時，不僅要考慮設(shè)計增強纖維的鋪設(shè)方式，而且更要發(fā)明新的基體配方及成型工藝來滿足壓力容器的工作時的性能需求[19]，無內(nèi)襯壓力容器整體設(shè)計方式見圖1.4。圖 1.4 無內(nèi)襯壓力容器整體系統(tǒng)設(shè)計方案[19]馬李等[20]采用ANSYS有限元軟件對纖維纏繞復(fù)合材料壓力容器進行數(shù)值模擬，并在此模型基礎(chǔ)上以Hashin失效準(zhǔn)則和最大應(yīng)力準(zhǔn)則為判斷依據(jù)進一步分析了壓力容器的漸進損傷狀態(tài)，討論了單元逐層漸進失效的過程。計算結(jié)果表明：復(fù)合材料壓力容器在載荷達到2.0MPa時樹脂完全開裂，最初纖維斷裂出現(xiàn)在最大應(yīng)力為8.1MPa的桶身與封頭連接處

【參考文獻】：
期刊論文
[1]復(fù)合材料壓力容器漸進損傷的模擬研究[J]. 何錄菊,馬李.  臺州學(xué)院學(xué)報. 2011(06)
[2]穿孔泡沫夾層復(fù)合材料平拉強度研究[J]. 高鼎涵,周光明.  江蘇航空. 2011(S1)
[3]復(fù)合材料易碎蓋膠接接頭數(shù)值模擬[J]. 王輝,周光明,錢元,李韋翰.  江蘇航空. 2011(S1)
[4]航天用復(fù)合材料壓力容器的應(yīng)用與發(fā)展[J]. 宋大君,王榮國,劉文博,矯維成,楊帆.  宇航材料工藝. 2010(06)
[5]基于田口方法的某航空應(yīng)急推動機構(gòu)參數(shù)優(yōu)化[J]. 高清振,王耀華,陸明.  機械設(shè)計. 2010(10)
[6]導(dǎo)彈發(fā)射筒蓋開啟過程數(shù)值計算及試驗[J]. 姜毅,耿鋒,張強.  彈道學(xué)報. 2008(03)
[7]復(fù)合材料膠接接頭傳載能力分析[J]. 劉君伍,黃建云.  紡織高�；A(chǔ)科學(xué)學(xué)報. 2008(01)
[8]沖擊作用下易碎式密封蓋數(shù)值仿真及實驗分析[J]. 張中利,于存貴,馬大為,樂貴高.  爆炸與沖擊. 2008(01)
[9]拓?fù)浠ユi易碎復(fù)合材料隔水罩的設(shè)計與試驗研究[J]. 魏鳳春,張曉,張秀麗,張恒.  工程塑料應(yīng)用. 2008(01)
[10]復(fù)合材料機械連接強度影響因素的研究進展[J]. 王花娟,楊杰,劉新東,劉小建.  材料導(dǎo)報. 2007(S3)

碩士論文
[1]復(fù)合材料雙面搭接接頭力學(xué)性能研究[D]. 余小青.南京航空航天大學(xué) 2010
[2]雙軸纖維增強復(fù)合材料強度準(zhǔn)則研究與雙向拉伸試驗[D]. 陸曉華.南京航空航天大學(xué) 2007



本文編號：3045574