HF-16B火箭发射器发射管挤出成型研究

摘要

本文围绕HF-16B发射器发射管挤出成型研究这一主题，以复合材料工程学、聚合物熔体流变学、聚合物加工传热学等多学科理论为基础，在计算机模拟与实验研究基础上运用相似学基本理论，研究分析了挤出成型塑料管材的成型规律，从理论到实验全面研究分析了新型复合材料替代发射管原用的硬铝合金材料的可行性，为扩展塑料挤出成型领域及推进航空器新型材料应用做了可行性、探索性研究工作。 首先采用具有强大熔体流动多功能有限元分析的ANSYS软件，对比模拟分析了硬铝合金管材和PEEK复合材料管材在火箭弹发射时的瞬态温度场，从理论上论证了PEEK材料对温度的适应性与可行性；然后，以常用的热塑性塑料HDPE与PEEK两种不同的材料，模拟分析了管材挤出模流道内的熔体温度场、压力场的变化情况，确定挤出管材口模成型段关键的几何参数、不同的边界条件对熔体挤出速度、质量的影响规律。在此基础上修正调整了模具设计参数与流道不同的入口参数条件，确定了实验条件下合理的模具几何条件。最后，依模拟条件设计加工了挤出模具并对HDPE进行了试验，由所得实验数据进一步分析了物料种类、流道成型段长度、机头温度对挤出产量、机头压力和挤出胀大的影响。由模拟与试验对比分析结果，提出了PEEK复合材料挤出成型的可行性与合理性。 本课题的研究特点是避免了只用计算机设计、模拟而没有实验数据的非可比性缺陷，首次以计算机模拟与试验相结合，不但减少了实验的盲目性，也以实验数据验证了计算机模拟的合理性与可行性。 本课题对熔体在机头流道内进行计算机流动模拟，直观地描述了挤出过程中变量的分布情况，在模具制造之前预测成型段流道内熔体流动行为，为口模设计工艺参数的控制提供理论及实验数据，通过计算机上对设计不合理处进行了修改，拟定了合理工艺条件和尺寸，预测了新材料应用及口模放大应用的结果，不但大幅度提高了口模设计的成功率，而且为HF-16B发射管用新材料实现快速挤出成型奠定了理论基础，并做了实验探索，研究结果具有重要理论及实际工程意义。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

第一章绪论

第二章 HF-16B发射管材料性能分析

第三章管材挤出成型理论分析及结构设计

第四章聚合物熔体流动有限元理论分析

第五章发射管口模流道熔体流动模拟

5.1发射管流道内熔体流动物理模型的建立

5.2发射管口模流道几何建模及网络划分

5.3选用材料性能参数及边界条件的确定

5.4加载及计算结果的二维模拟描述

5.5成型段长径比对速度场与压力场的影响

5.6流道熔体三维流场模拟

5.7本章小结

第六章管机头挤出实验研究与模拟比较

6.1管成型挤出实验目的及方案设计

6.2实验设备及测试仪表

6.3实验物料

6.4实验内容

6.5数据处理及分析

6.6模拟结果与实验结果的比较与讨论

6.7本章小结

第七章HF-16B发射管型挤出流动模拟

第八章结论与展望

参考文献

致谢

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