多管火箭武器储运发射箱长期储存蠕变性能预测

发布时间：2022-01-02 00:59

　　为探究火箭武器储运发射箱长期储存的蠕变性能,制备复合材料层压板并开展单轴拉伸蠕变试验,获得了单向纤维复合材料主方向的蠕变本构模型参数。采用有限元方法并借助用户自定义材料子程序建立储运发射箱长期储存蠕变的数值分析模型,预测了堆码储存15年后底层发射箱的蠕变变形。以储存后的发射箱作为初始状态建立弹管耦合发射动力学仿真计算模型,进一步分析蠕变对火箭弹发射过程的影响。仿真结果表明:蠕变引起的定向器平行度和发射箱底面平面度的变化均小于技术指标规定值,定向器束的最大残余变形在三维空间内呈马鞍状分布,上、下两行中间位置定向器的变形最大,左、右两列中间位置定向器的变形最小。定向器蠕变变形使得弹管间隙减小,火箭弹在管内运动使弹管之间的动态接触碰撞力增大,离 

【文章来源】：国防科技大学学报. 2020,42(05)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

定向器局部网格

图2 定向器局部网格根据各部件实际装配关系,有限元模型中采用连接单元模拟火箭弹与定向器在轴线方向上的闭锁挡弹力,火箭弹定心部与定向器内表面、定向钮与螺旋导槽以及定向器外部第一、三段(靠近发射箱前端为第一段)定位环与发射箱支撑板之间均定义面-面接触,采用罚函数法进行处理,软件自动判断主从面节点之间是否发生接触,并自动选取罚函数刚度。定向器外部第二、四段定位环与发射箱支撑板之间定义绑定约束。储运发射箱采用三层堆码方式储存,取底层发射箱为研究对象,将上面两个发射箱的质量简化为均布载荷施加到箱体框架相应位置上。对箱体底面与堆码工装接触区域施加边界条件,约束底面前后共四个定位孔的平动自由度U1=U3=0,其他接触区域约束垂向自由度U2=0,载荷及边界条件如图3所示。

复合材料定向器由连续玻璃纤维和环氧-酸酐树脂体系经湿法缠绕工艺制成,其厚度为2.5 mm,铺层顺序为[90°/(±53.7°)5/90°],有限元模型中定义局部离散坐标系,按实际铺层顺序赋予定向器材料属性,详细铺层结构如图4所示。其中左下角坐标系代表局部离散坐标系,其1方向沿定向器轴线方向,2方向沿定向器周向,3方向沿定向器径向。各层厚度t表示相对厚度,并不代表实际意义上的厚度。各层上的斜线表示纤维方向,可以看出,第1、12层纤维方向与局部离散坐标系的2方向一致,表示纤维沿周向缠绕,有限元模型中复合材料定向器的铺层方式与实际结构相同。3.3 蠕变本构模型二次开发

【参考文献】：
期刊论文
[1]聚合物基复合材料单向板黏弹性模型[J]. 张小玉,黄乾钰,陈建中,李卓球.  华中科技大学学报(自然科学版). 2015(01)
[2]管壳式换热器壳体的高温蠕变有限元分析[J]. 王珂,刘遵超,刘彤,曹侃,刘敏珊.  机械工程材料. 2014(04)
[3]纤维增强复合材料黏弹性行为的预测模型[J]. 任超,陈建钧,潘红良.  复合材料学报. 2012(01)

硕士论文
[1]玻璃钢定向器耐老化性能研究及寿命预测[D]. 苏腾腾.南京理工大学 2016
[2]聚合物基复合材料黏弹性性能预测及其应用研究[D]. 黄乾钰.武汉理工大学 2015



本文编号：3563153