冲破式复合材料易碎盖破坏机理研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dingzhiyoulan
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随着国防事业快速发展的需要,导弹部队快速反应能力要求越来越高,先进的发射系统对提升部队的反应能力有重要的作用。作为发射系统的重要组成部分,发射箱盖近些年来一直是研究的重点,特别是对复合材料易碎盖的研究越来越多,但是实际应用却落后于发达国家。因此,本文针对复合材料易碎盖,研究其破坏机理,以期为易碎盖的设计应用提供一定的参考。首先,对典型复合材料易碎盖进行有限元分析,得到了侧边薄弱区承受的主要载荷及分布情况,总结出承压时对于薄弱区接头强度最危险的载荷是周向弯矩,即冲破工况下的薄弱区接头破坏是周向弯矩引起的。其次,使用RTM工艺成型制作了不同型式的易碎盖薄弱区接头试验件,进行了四点弯试验研究,通过观察现象和分析结果,总结得到了接头的承弯特性。接着,综合复合材料渐进损伤方法和Cohesive接触理论,采用了一种渐进损伤分析方法来模拟薄弱区接头承弯的过程和预测接头的强度。其中不仅使用ABAQUS Contact模块的Cohesive Behaviour来模拟胶接界面的力学行为,还使用Umat子程序编写了复合材料的本构关系;通过上述方法建立了接头承弯的有限元模型,研究得到不同型式接头承弯时的破坏机理,包括损伤的起始位置及成因、损伤扩展方向、破坏模式及失效的全过程,还考察了不同结构参数和结构型式对于接头强度和刚度的影响。最后,应用易碎盖破坏机理,提出新的薄弱区设计方法,改善了以往偏重于经验的设计流程。针对已有整体方案的易碎盖,进行了不同工况的有限元分析,得到了相应侧边的弯矩分布,作为薄弱区的设计边界;再针对新的薄弱区铺层,进行不同结构参数接头的承弯模拟,得到其强度,从而为薄弱区设计提供接头强度数据库。最后,综合接头的强度数据库和由弯矩分布产生的设计边界,拟合出薄弱区设计包络线,得到薄弱区设计方案,并通过试验证明了设计流程的可靠性,也直接说明了易碎盖薄弱区破坏机理的实用性。
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