二次折叠翼展开机构故障模式及其可靠性仿真评价

摘要

折叠翼展开机构是导弹的重要部件，为导弹提供气动升力及控制力矩，有利于导弹发射装置的小型化。在展开过程中，折叠翼展开机构受气动力、铰链间隙等可变因素的影响，展开机构的故障模式呈现多样性，性能指标呈现出随机性。目前公开的关于导弹折叠翼展开机构的研究均为一次折叠，故有必要进行二次折叠翼展开机构故障模式及可靠性评价研究。
　　以某型号导弹的二次折叠翼展开机构为研究对象，基于其机构特征及工作原理进行刚柔耦合动力学分析、FMEA和故障树分析、可靠性建模和可靠性仿真评价等工作，主要研究内容包括:
　　基于二次折叠翼展开机构的工作原理及结构特征，利用FLUENT对导弹折叠翼进行CFD仿真分析，获得翼面的气动力（系数）并确定翼面气动载荷随展开时间的变化规律;采用HyperMesh建立展开机构刚柔耦合动力学仿真模型，将气动载荷加载于翼面，仿真分析获得中翼展开角度数据及各柔性部件的应力云图，确定展开机构的连杆为危险部件。
　　按照FMEA分析方法，进行二次折叠翼展开机构的FMEA，得到展开机构所有可能发生的失效模式等;运用FTA法对展开机构进行定性分析和定量分析，得到展开机构最小割集，确定了机构的主要故障模式;依照所得到的主要故障模式，进行展开机构的故障判据分析，得到主要失效模式所对应的故障判据准则。
　　以二次折叠翼展开机构的角度和时间、连杆弯曲应力为机构性能指标，建立翼面展开角度、展开时间和连杆弯曲变形的可靠性理论模型，根据参数化建模流程建立二次折叠翼展开机构的参数化模型，确定随机参数并选取性能指标作为输出，由此确立二次折叠翼展开机构的可靠性仿真模型。
　　基于ADAMS建立的参数化模型，运用ADAMS/Insight对展开机构进行仿真试验，结合所建立的可靠性模型计算得到展开机构的可靠度，完成其可靠性仿真评价，为后续二次折叠翼展开机构的相关可靠性研究提供支持。

目录

声明

摘要

1．1 课题背景与意义

1．2 折叠翼展开机构国内外研究现状

1．2．1 纵向折叠翼展开机构研究现状

1．2．2 横向折叠翼展开机构研究现状

1．3 折叠翼展开机构动力学研究状况

1．3．1 折叠翼展开机构动力学国外研究状况

1．3．2 折叠翼展开机构动力学分析国内研究状况

1．4 机构可靠性国内外研究状况

1．5 课题来源及主要研究内容

2．1 引言

2．2 二次折叠翼展开机构工作原理分析

2．3 二次折叠翼气动力分析

2．4 二次折叠翼展开机构刚柔耦合理论建模

2．4．1 柔性体理论简介

2．4．2 刚柔耦合多体动力学建模

2．5 二次折叠翼展开机构有限元建模

2．5．1 机构几何模型与材料参数设置

2．5．2 有限元模型建立

2．6 二次折叠翼展开机构动力学仿真分析

2．6．1 动力学仿真模型验证

2．6．2 动力学仿真结果分析

2．7 本章小结

3．1 引言

3．2．1 二次折叠翼展开机构层次划分

3．2．2 二次折叠翼展开机构系统可靠性框图

3．2．3 二次折叠翼展开机构故障判据

3．2．4 二次折叠翼展开机构FMEA

3．3 二次折叠翼展开机构故障树分析

3．3．1 二次折叠翼展开机构故障树建立

3．3．2 二次折叠翼展开机构故障树定性分析

3．3．3 二次折叠翼展开机构故障树定量分析

3．4 二次折叠翼展开机构故障判据分析

3．4．1 连杆弯曲变形故障判据分析

3．4．2 翼面展开角度故障判据分析

3．4．3 翼面展开时间故障判据分析

3．5 本章小结

4．1 引言

4．2 二次折叠翼展开机构可靠性理论建模

4．2．1 翼面展开角度可靠性模型

4．2．2 翼面展开时间可靠性模型

4．2．3 连杆弯曲变形可靠性模型

4．3 二次折叠翼展开机构可靠性仿真建模

4．3．1 二次折叠翼展开机构参数化模型建立

4．3．2 二次折叠翼展开机构随机参数确定

4．3．3 二次折叠翼展开机构输出参数设置

4．4 本章小结

5．1 引言

5．2 基于ADAMS／Insight的可靠性仿真试验

5．3 二次折叠翼展开机构可靠性仿真评价

5．3．1 翼面展开角度可靠度求解

5．3．2 翼面展开时间可靠度求解

5．3．3 连杆弯曲变形可靠度求解

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间的研究成果和参与项目