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多管火箭武器箱式复合材料定向器长期堆码贮存吸湿- 蠕变耦合行为预测

2021-05-06孙同生朱隽垚于存贵杨文超徐强

兵工学报 2021年3期
关键词:力学性能复合材料有限元

孙同生, 朱隽垚, 于存贵, 杨文超, 徐强

(1.南京理工大学 机械工程学院, 江苏 南京 210094;2.湖北江山重工有限责任公司 火箭炮研究院, 湖北 襄阳 441057;3.江西长江化工有限责任公司, 江西 九江 332006)

0 引言

为了提高多管火箭武器的快速响应能力和连续作战能力,现役以及在研的多管火箭武器大多都采用储运发射箱式复合材料定向器。纤维增强环氧树脂基复合材料具有高的比强度、比刚度、优良的耐腐蚀性能和相对低廉的价格等优点[1-2],可以满足储运发射箱减重、节约资源和成本的要求。然而,聚合物基体的存在使得纤维增强聚合物基复合材料的力学行为具有强烈的时间和环境依赖性,表现出黏弹性力学特性,当应力超过线性阈值时或在高温、高湿环境中会呈现非线性特征[3]。因此,箱式复合材料定向器在仓库长期带弹堆码贮存过程中,受载荷和环境的综合作用会出现蠕变变形,从而对火箭弹的发射产生不利影响。

在各种服役环境中,湿热是普遍存在且对复合材料力学性能影响最大的环境因素[4-6]。聚合物基体以及纤维- 基体界面吸收环境中的水分,不仅会引起准静态强度和弹性模量的下降,还会显著增加蠕变速率[7]。刘建华等[8]在实验室模拟海洋大气环境进行加速老化试验,发现玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的拉伸、压缩和层间剪切强度随吸湿率的增加而下降,并且当吸湿率达到一定程度后,力学性能基本保持不变,反映出力学性能与吸湿率之间存在一定的对应关系。……

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