玻璃钢定向器耐老化性能研究及寿命预测

摘要

定向器是火箭武器系统的重要组成部分，在长期贮存过程中，受到各种应力因素的作用，不可避免的发生老化现象，这对武器系统可靠性有着重要影响。本文以玻璃钢定向器为研究对象，开展了老化性能评估指标、蠕变本构关系、蠕变有限元仿真分析以及寿命预测等研究工作。
　　基于玻璃钢定向器进行老化机理及老化性能评估指标研究，确定了以外观形状和力学性能寿终指标作为玻璃钢定向器的耐老化性能研究及寿命预测的失效判据。
　　通过建立玻璃钢定向器力学模型，分析其受载时的力学特性，建立玻璃钢定向器蠕变模型，结合材料蠕变特性曲线，得出蠕变模型中的未知参数，根据定向器在储运发射箱中的位置关系和边界条件，建立合理的玻璃钢定向器有限元模型，通过相关的蠕变设置，分析其贮存期内的蠕变变形情况，验证其是否符合外观形状寿终指标，从而判断其可靠性。
　　根据湿热老化加速模型，结合玻璃钢定向器力学性能寿终指标，建立玻璃钢定向器寿命预测模型，预测玻璃钢定向器在贮存标准环境下的贮存老化寿命，并提出湿热老化试验方案。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外关于复合材料耐老化性能研究进展

1．2．1 高分子材料耐老化性能研究

1．2．2 复合材料耐老化性能研究现状

1．3 复合材料数值模拟研究现状

1．4 复合材料寿命预测研究现状

1．5 论文主要工作内容

2 玻璃钢定向器老化性能指标研究

2．1 玻璃钢材料

2．2 玻璃钢定向器

2．2．1 定向器简介

2．2．2 玻璃钢定向器失效机理

2．2．3 定向器贮存环境标准

2．2．4 玻璃钢定向器寿命剖面研究

2．3 老化性能评估指标

2．3．1 玻璃钢定向器外观形状寿终指标

2．3．2 玻璃钢定向器力学性能寿终指标

2．4 本章小结

3 蠕变变形本构关系研究

3．1 材料蠕变特性

3．2 弹性力学理论基础

3．2．1 平衡方程

3．2．2 几何方程

3．2．3 各向异性弹性力学理论基础

3．3 玻璃钢定向器力学模型

3．4 玻璃钢定向器蠕变模型研究

3．4．1 常见模型

3．4．2 复合材料蠕变模型

3．4．3 玻璃钢定向器蠕变模型

3．5 拉伸蠕变试验方案及数据拟合分析

3．5．1 拉伸蠕变试样

3．5．2 试验应力水平与环境条件

3．5．3 试验过程与要求

3．5．4 数据拟合分析

3．6 本章小结

4 蠕变有限元仿真分析

4．1 有限元分析原理

4．1．1 形函数和位移函数

4．1．2 单元应变和单元应力

4．1．3 单元刚厦矩阵

4．2 定向器有限元模型建立

4．2．1 玻璃钢定向器贮存简化三维模型

4．2．2 材料属性和材料方向

4．2．3 接触、边界条件及网格

4．2．4 玻璃钢定向器蠕变过程设置

4．3 有限元模拟结果分析

4．4 本章小结

5 玻璃钢定向器寿命预测

5．1 加速寿命试验预测模型研究

5．2 基于单应力的寿命预测

5．2．1 寿命预测模型选取

5．2．2 模型参数确定

5．3 基于温湿度双应力的寿命预测

5．3．1 寿命预测方程

5．3．2 模型参数确定

5．4 模型算例

5．4．1 单应力寿命预测模型算例验证

5．4．2 双应力寿命预测模型算例验证

5．5 试验方案

5．5．1 试样与试验设备

5．5．2 试验方案

5．5．3 性能测试

5．6 本章小结

6 结论与展望

6．1 工作总结

6．2 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况

攻读硕士学位期间参加的科学研究情况

攻读硕士学位期间学术成果获奖情况