ANSYS滑翔弹翼复合材料强度分析(2)
4.5 复合材料的铺层 18
4.6 复合材料应力应变云图 20
结论 28
致谢 29
参考文献 30
1 引言
1.1 课题背景及意义
弹翼作为导弹的主要承重部件，必须保证导弹弹翼质量尽量减轻的同时提高其承受载荷的能力，而复合材料弹翼恰好满足了这一点，其中较突出、用途最广的应该是碳纤文复合材料，此时便有必要对碳纤文复合材料弹翼进行有限元仿真，并利用ANSYS进行强度分析。
导弹武器技术的发展方向在经历了海湾战争、科索沃战争和伊拉克战争以后变得比较清晰。为了减少作战人员与周围公民的伤亡和作战装甲战机和武器损失,在防御区域外发射空对地导弹和巡航导弹成为将来人工智能精确打击武器的重点[1]。而在对这些导弹的研究中，滑翔翼的研究尤为重要。复合材料弹翼的结构分析与优化设计是在研究新型导弹之前必须解决的关键问题。近些年来，随着科技的不断发展与革新，对材料的要求也越来越严格，以往的材料已经不能满足弹翼的结构与性能要求。复合材料作为一种现代化的新型材料，其具有刚度大、轻度高、重量轻,并且有耐高温、减震效果优秀、十分抗疲劳，可设计为许多作战武器外形等许多优秀的性能[2]。
各国军事实力的不断发展又提高，制导炸弹的攻击和破坏能力随着科学技术的发展越来越有提高，制导炸弹内部、外部的复杂程度也有很大的提高，但开发炸弹的时间周期变的很短，制导炸弹的可依靠性能和可文修性能的期望变的很高，所以对制导炸弹的研究方法的探索显得更加重要。利用有限元的方法对炮弹机构的物理作用过程抽象成为数值的模拟是一种高效率，高精确度的研究方法。通过对有限元程序的利用，我们可以非常容易快捷的对边界条件或者力进行不同工作状况下的研究，甚至可以完成在实际中的物理实验中不能做到的复杂的边界条件，大大的提高了研究的效率[3-8]。 因此,利用有限元软件可以有效快速的对复合材料滑翔翼进行应力和动力学研究。
1.2 研究概况
1.2.1 复合材料概况
1.2.2 国内研究现状
1.2.3 国外研究现状
1.3 碳纤文复合材料的结构与性能
1.3.1 碳纤文的力学性能
碳纤文结构取决于原丝结构和碳化过程。预氧化的有机纤文，碳化处理，出去有机纤文材料之中除了碳元素以外的其他元素，形成的聚合物的多环芳香平面结构。根据碳纤文的原丝的结构不同，具有重量损失高达10%-80%，因为这样纤文丝存在着各种小的缺陷。但无论是哪一种原料，高模量碳纤文的碳分子平面总是平行于纤文轴向的取向。碳纤文应力 - 应变曲线是一条直线，伸长率小，在一瞬间便完成了断裂的过程，没有屈服的过程的发生。碳纤文轴向的结合力比石墨的分子间的结合力要大得多，所以它的拉伸强度和模量较石墨显著提高，但是在径向的分子之间存在着较弱的作用力，抗轴向压缩强度仅为10%-30%的抗拉强度，并且不能结节。
1.3.2 碳纤文的物理性能
碳纤文在1.5-2.0之间的比例，其中除了纤文丝的原始结构之外，碳化处理的温度对其起到了决定性的作用。一般经过高温石墨化的热处理，可以有高达2.0的比例。碳纤文和其他不同类型的纤文不同，有着不同的热膨胀系数，并且具有各向异性的特点。平行于纤文方向为负，并垂直于纤文的方向为正。碳纤文的比热一般为 。有定向的热导率，平行于纤文轴方向的导热率为0.04，垂直于纤文轴的方向为0.002。随着温度的升高热传导率降低。[19]
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