树脂基复合材料壳体固化降温过程的热力耦合分析

以树脂基复合材料壳体固化工艺过程为基础,对复合材料壳体的固化降温过程进行了热力耦合仿真计算,采用实体单元建立纤维缠绕壳体的数值分析模型,对壳体固化降温过程模型内部的温度场、轴向位移、应力进行了分析。结果表明,复合材料壳体和绝热层在固化降温过程中温度不断降低,芯模、空腔、芯轴的的温度先升高后降低,固化降温一段时间后,模型内部不同位置的温差趋于稳定;复合材料壳体在降温过程中沿轴向向外膨胀,前封头与后封头极孔处的轴向位移分别为6.5 mm和4.3 mm,芯模和芯轴沿轴向收缩,通过比对,位移仿真结果与实测数据一致性较好;复合材料壳体应力随固化降温时间的增加不断增大,筒段中部裙内缠绕层之间的层间剪应力大于裙外层间剪应力的值,裙连接段处裙外层间剪应力大于筒段中部层间剪应力的值。

高过载条件下CFRP壳体演化行为的数值模拟

针对未来弹箭武器关键新材料部件所面临的高过载服役环境,通过LS–DYNA动力学分析软件建立了霍普金森压杆(SHPB)和碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)壳体的仿真模型,对CFRP壳体抗高速压缩性能进行了动态数值仿真。通过渐进损伤与最大应变控制的破坏准则,描述了复合材料壳体在高速压缩下的损伤失效行为,比较分析发现,模拟结果和试验结果具有较好的一致性。计算得出CFRP壳体的最大承载应力为634 MPa,试验所测得的最大应力为602 MPa(误差为5.4%),仿真得出的壳体损伤状态与试验结果相吻合,以加强环根部剪切破坏为主。