高速气流及热应力对弹架结构强度影响的有限元分析

论文摘要

结构强度是保证工程零件正常工作的重要条件，在进行零件设计前需要对设计中所使用的材料的机械性能进行了解，然后根据技术要求对零件的几何尺寸进行设计，在零件设计出而未投入使用前必须对其结构强度进行计算分析。零件的结构强度与所用材料的机械性能和零件的几何特征有关，而材料的机械性能又与材料的温度有很大的关系。本文主要完成弹道导弹中用于连接前端战斗部与后段弹体的中心管中连接部位的结构强度的分析计算。根据弹道导弹的几何特征和飞行情况查找出与其相对应的气动参数，用Visual C语言编写程序计算出弹道导弹在再入段中的某一段飞行过程中的空气阻力系数，然后计算出其在飞行过程中受到的空气阻力，以及由空气阻力对弹道导弹产生的稳定力矩。考虑到在飞行过程中导弹的震动、转动等运动而引起连接部件温度的变化以及由温度变化而引起的结构内部应力场的变化，所以将由空气阻力产生的稳定力矩和由温度变化产生的应力综合考虑在一起，应用ANSYS8．0软件对中心管中连接部位的结构强度进行计算分析。本文工作对弹道导弹中心管的结构强度给出计算分析结果，对中心管的结构设计提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景与意义
• 1.2 弹道导弹的简介
• 1.2.1 弹道导弹的分类
• 1.2.2 弹道导弹的组成部件
• 1.2.3 弹道导弹的弹道介绍
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• 1.4.1 建立弹道导弹再入段飞行弹道方程
• 1.4.2 求解导弹飞行过程中的空气阻力与稳定力矩
• 1.4.3 建立杆件变形模型求解杆件温度变化及热应力场分析
• 1.4.4 利用ANSYS软件进行结构强度分析
• 2 弹道导弹再入段气动分析
• 2.1 弹道导弹再入段弹道方程
• 2.1.1 弹道方程建立
• 2.1.2 弹道方程的简化
• 2.2 阻力系数的求解
• 2.2.1 零升阻力系数的计算
• 2.2.2 单独弹体的诱导阻力系数
• 2.2.3 压力中心的计算
• 3 材料的机械性能
• 3.1 机械工程常用材料及其工程性能
• 3.1.1 机械材料的工程性能
• 3.1.2 金属材料的机械性能
• 3.2 机械工程中的温度
• 3.2.1 温度对机械材料强度的影响
• 3.2.2 材料变形引起温度变化的计算
• 3.2.2.1 变形能的计算
• 3.2.2.2 温度变化的计算
• 3.2.3 温度引起的应力场变化
• 3.3 确保机械零件正常工作的几大准则
• 4 弹道模型计算结果分析
• 4.1 大攻角情况时的结果分析
• 4.1.1 速度变化情况
• 4.1.2 空气阻力变化情况
• 4.1.3 阻力系数变化情况
• 4.1.4 攻角变化情况
• 4.2 小攻角情况时的结果分析
• 4.2.1 速度变化情况
• 4.2.2 空气阻力变化情况
• 4.2.3 阻力系数变化情况
• 4.2.4 攻角变化情况
• 5 有限元计算及热应力场分析
• 5.1 有限元简介
• 5.2 计算结果的有限元分析
• 5.2.1 不考虑温度应力情况下的结构强度
• 5.2.1.1 载入情况
• 5.2.1.2 ANSYS分析结果讨论
• 5.2.2 考虑温度应力情况下的结构强度
• 5.2.2.1 载入情况
• 5.2.2.2 ANSYS分析结果讨论
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献