非穿透间隔割缝易碎盖结构设计及分析

发射箱盖需要满足轻质、结构紧凑等要求。为了满足性能需求,在易碎盖结构方面提出了新的设计方案,即非穿透间隔割缝复合材料易碎盖。针对承压与冲破两种工况展开了试验,分别建立了承压和冲破渐进损伤有限元模型,分析了结构参数对新结构易碎盖力学性能的影响,并探讨易碎盖冲破的损伤失效机理。结果表明,本文建立的有限元模型可有效预测承压工况下盖体的最大变形和冲破工况下盖体的冲破压力;盖体厚度的增大会导致易碎盖承压工况下最大变形减小和冲破工况下冲破压力的增大;而割缝宽度的增大,对承压工况下盖体最大变形的影响较小,但在冲破工况下易碎盖薄弱区会更早进入损伤失效阶段,对其冲破性能产生负面影响。     

平面整体冲破式易碎盖结构设计及有限元分析

针对发射筒/箱盖的轻质、结构紧凑等新的性能需求,设计了一种凹槽式薄弱区结构的平面整体冲破式复合材料易碎盖。对于承压工况,建立了静态有限元数值分析模型,分析了易碎盖应力和变形的分布,讨论了盖体厚度和薄弱区凹槽宽度对其最大变形的影响;对于冲破工况,基于三维Hashin失效准则,建立了静态渐进损伤有限元模型,研究了易碎盖冲破的损伤失效机理,探讨了易碎盖设计参数对其冲破性能的影响。结果表明:盖体厚度、凹槽宽度与易碎盖最大变形之间均为非线性关系,且盖体厚度的变化对易碎盖的刚度和强度影响明显,而薄弱区凹槽宽度的变化对其影响较小。有限元分析结果可为进一步试验研究及制备提供技术支持。     

起圈织物泡沫夹芯复合材料Ⅰ/Ⅱ型断裂韧性研究

夹芯复合材料在受到弯曲、剪切和冲击等载荷作用下易发生脱层损伤。脱层损伤程度与Ⅰ、Ⅱ型断裂韧性密切相关。起圈织物由于在其厚度方向引入环状纤维束，增强了与芯层的结合能力，使其在抗分层方面性能优良。本文主要研究起圈织物泡沫夹芯复合材料的Ⅰ/Ⅱ型界面断裂韧性。根据试验标准分别制作了平纹织物泡沫夹芯复合材料和起圈织物泡沫夹芯复合材料。采用双悬臂梁试验（Double cantilever beam, DCB）和末端缺口挠曲试验（End notch flexure, ENF）对上述试验件的增韧机理进行了研究。研究表明，环状纤维束的引入大大提高了界面性能。起圈结构相较于平纹结构的Ⅰ型断裂韧性GⅠC提高了434%，Ⅱ型断裂韧性GⅡC提高了400%。通过建立有限元模型，采用内聚力模型来描述裂纹的扩展，数值结果与试验结果吻合较好。