【摘 要】
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光纤制导导弹的光纤绕线包是其重要功能部件,保证光纤在线包储存和运输过程中不松塌,在导弹飞行过程中能够顺利释放是线包制造的基本要求,因此会在光纤缠绕过程中涂覆粘结剂,并进行高温固化工艺,但是在该过程中由于高温以及粘结剂的固化反应,使得线包内部出现不均匀的残余应力,引起应力集中甚至缺陷,为导弹发射留下隐患。针对上述问题,本文基于细观力学理论对线包固化工艺进行仿真研究,并基于ANSYS软件二次开发技术开
【基金项目】
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《精密缠绕光纤光机化复合数字设计系统》开发项目,西安现代控制研究所;
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光纤制导导弹的光纤绕线包是其重要功能部件,保证光纤在线包储存和运输过程中不松塌,在导弹飞行过程中能够顺利释放是线包制造的基本要求,因此会在光纤缠绕过程中涂覆粘结剂,并进行高温固化工艺,但是在该过程中由于高温以及粘结剂的固化反应,使得线包内部出现不均匀的残余应力,引起应力集中甚至缺陷,为导弹发射留下隐患。针对上述问题,本文基于细观力学理论对线包固化工艺进行仿真研究,并基于ANSYS软件二次开发技术开发出线包固化工艺的参数化仿真软件。本文分析了固化工艺过程中粘结剂物理化学变化以及线包的材料结构,在细观力学理论基础上建立线包固化热传导模型,固化动力学模型,线包固化残余应力应变模型以及线包材料的细观力学模型。本文对固化工艺过程中线包的热传导模型和粘结剂的固化动力学模型进行耦合求解,得到线包固化工艺过程中的温度场和固化度场分布和变化及其时间历程,并以固化过程中线包的最大温度差值和固化度差值为参考,研究了固化温度、升温速率、对流换热系数对线包固化均匀性的影响。在求解热传导模型和固化动力学模型的基础上,将温度和固化度结果传递到固化变形模型中求解,得到固化完成之后的残余应力与应变分布,并分析了固化应变及残余应力分布形成的原因,研究了固化温度、降温速率、光纤缠绕层数对线包固化变形的影响。基于ANSYS参数设计语言APDL及其批处理模式实现光纤线包固化工艺的参数化仿真,在Visual C++环境下,使用MFC编程对参数化仿真过程进行封装,开发出线包固化工艺的参数化仿真软件。通过对线包固化工艺的数值模拟,研究线包固化残余应力应变的分布以及固化工艺参数对线包固化均匀性和固化变形的影响,为固化工艺的选择和优化提供理论参考。开发出线包固化工艺的参数化仿真软件,为系列化线包固化工艺的设计和优化提供仿真手段。
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