整体顶破式方形复合材料箱盖的结构设计和顶破模拟

发布时间：2022-08-12 11:57

　　随着导弹发射装置的不断更新换代，导弹发射箱盖也得到迅速发展，其性能直接影响到整个武器系统的作战能力。由于复合材料所具有的比刚度大、比强度好、抗疲劳性能好、各向异性、可设计性等诸多特点，复合材料导弹发射箱盖已成为国内外导弹发射装置领域研究的热点。首先，根据技术指标要求对箱盖进行初步结构设计，提出采用泡沫夹层结构以及薄弱区双面搭接工艺的整体顶破式方形箱盖的结构设计方案，使得保证箱盖薄弱区强度满足设计要求的情况下，箱盖质量显著减轻。基于界面元法，使用ABAQUS中内聚力单元模拟胶接界面，对箱盖薄弱区细观结构进行损伤扩展分析，确定了不同结构参数薄弱区的强度。然后，通过商业有限元软件DYTRAN建立了一种模拟箱盖顶破分离过程的方法。数值分析研究了推力筒在不同冲击位置、不同冲击速度作用下的箱盖分离行为，并以此为基础对箱盖的薄弱区结构参数和夹层泡沫厚度进行优化设计。仿真结果表明，在满足承压性能的前提下，经结构优化后的箱盖整体分离性能较好。最后，按照设计方案制作了箱盖试验件，并开展了一系列气密、承压、顶破试验。将有限元分析结果与实验值进行比较，结果表明了箱盖设计的合理性。 

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
注释表
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 复合材料箱盖的发展及研究现状
    1.3 复合材料冲击损伤概述
    1.4 本文主要研究内容
第二章 整体顶破式方形箱盖的结构设计与薄弱区细观分析
    2.1 整体顶破式方形复合材料箱盖的设计要求
    2.2 设计思路
    2.3 箱盖结构设计
        2.3.1 箱盖结构的初步设计
        2.3.2 箱盖等效分析计算
        2.3.3 等效模型整体承压工况有限元分析
    2.4 薄弱区细观结构的有限元分析
        2.4.1 界面元法简介
            2.4.1.1 线弹性 TS Law 模型的力学关系
            2.4.1.2 损伤起始判据
            2.4.1.3 损伤扩展准则
        2.4.2 薄弱区细观结构的有限元分析
        2.4.3 不同搭接片厚度对薄弱区强度的影响
    2.5 试验与有限元结果对比分析
    2.6 本章小结
第三章 箱盖顶破过程的数值模拟与结构优化
    3.1 MSC.DYTRAN 有限元软件介绍
        3.1.1 显式时间积分法
        3.1.2 接触类型
        3.1.3 材料本构模型
    3.2 冲击系统有限元模型的建立
        3.2.1 箱盖有限元模型的建立
        3.2.2 推力筒有限元模型的建立
    3.3 推力筒相关参数对箱盖顶破过程的影响分析
        3.3.1 推力筒的冲击位置对箱盖顶破过程影响分析
            3.3.1.1 工况 1 有限元模拟结果
            3.3.1.2 工况 2 有限元模拟结果
            3.3.1.3 不同冲击位置有限元模拟结果
        3.3.2 推力筒的冲击速度对箱盖顶破过程的影响分析
    3.4 箱盖结构优化方案
        3.4.1 薄弱区结构参数对箱盖顶破过程的影响分析
        3.4.2 箱盖整体刚度对箱盖顶破过程的影响分析
    3.5 本章小结
第四章 方形复合材料箱盖的研制及试验
    4.1 方形箱盖的成型制作
    4.2 试验内容及过程
        4.2.1 气密性试验
        4.2.2 承压试验
        4.2.3 顶破试验
        4.2.4 试验结果分析
第五章 总结与展望
    5.1 全文的总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：3675833