導彈發(fā)射箱蓋是導彈發(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，一方面阻止了箱內惰性氣體的外泄，另一方面也起到了保護導彈的作用。在導彈發(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彈能夠順利的通過。傳統(tǒng)的機械打開蓋與爆破蓋有質量重、打開反應時間慢和維修費用高等缺陷，鑒于復合材料輕質高強、抗腐蝕等優(yōu)點，采用復合材料發(fā)射箱蓋代替?zhèn)鹘y(tǒng)發(fā)射箱蓋的趨勢不可避免。為了使復合材料發(fā)射箱蓋能夠更加廣泛的應用于導彈發(fā)射裝置中，實現(xiàn)發(fā)射系統(tǒng)的輕質化，提高導彈部隊的作戰(zhàn)反應能力，本文對采用燃氣流開蓋的整體沖破式復合材料發(fā)射箱蓋進行了結構設計與試驗研究。本文第一部分根據(jù)箱蓋的性能要求設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)結構和邊框三部分，并著重對主體與薄弱區(qū)結構兩個部件進行了初步的結構設計。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合的手段對三種結構進行變形、應力分布和薄弱區(qū)應力構成等性能的考察，選取了綜合性能較優(yōu)的圓帽型結構。主體與框架之間的薄弱區(qū)結構采用膠接的形式連接，綜合薄弱區(qū)結構功能與密封等因素，選用雙面搭接膠接接頭作為薄弱區(qū)... 

【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：128 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

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

空間系統(tǒng)中以S玻璃和凱夫拉-49纖維復合的金屬內襯輕質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合材料壓力容器[9]在20世紀80年代中期, 隨著高強度碳纖維的普遍應用和推廣, 使得強度高、質量輕、可靠性高的高壓容器生產(chǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實[10-13]。復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兆，經(jīng)常是突發(fā)性的破壞。而復合材料中增強織物與基體的結合面，既能阻止裂紋的擴展，又能有效地傳遞載荷，提高結構的斷裂韌性；3)復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，使整個結構件在短時間內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，目前對于復合材料壓力容器結構(即層合殼體結構)的力學性能分析理論發(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，假設結構由多層復合材料單向板共同承載

這種新型無內襯復合材料壓力容器消除了傳統(tǒng)的金屬內襯, 使其在增加容積的同時減輕了大約1/4左右的重量。如果設計適當，還可以降低操作風險和維護費用，增加使用率。圖1.3為幾種不同結構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，由于復合材料發(fā)射箱蓋與壓力容器兩側的封頭的整體形式基本相似，因此認為這種結構形式的箱蓋可以滿足導彈貯存容器的氣密承壓要求。但在進行整體結構設計時，不僅要考慮設計增強纖維的鋪設方式，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]，無內襯壓力容器整體設計方式見圖1.4。圖 1.4 無內襯壓力容器整體系統(tǒng)設計方案[19]馬李等[20]采用ANSYS有限元軟件對纖維纏繞復合材料壓力容器進行數(shù)值模擬，并在此模型基礎上以Hashin失效準則和最大應力準則為判斷依據(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。計算結果表明：復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)在最大應力為8.1MPa的桶身與封頭連接處

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]復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)
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碩士論文
[1]復合材料雙面搭接接頭力學性能研究[D]. 余小青.南京航空航天大學 2010
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本文編號：3045574