导读:本文包含了复合材料身管论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:复合材料,裂纹,损伤,载荷,广义,结构设计,热膨胀。
复合材料身管论文文献综述
付佳维,钱林方,李延泽[1]（2018）在《复合材料身管广义热应力问题研究》一文中研究指出传统的傅里叶热传导理论会预测出无限大热波速,为了克服这一缺陷,近年来提出的双曲热传导模型以及基于此模型的广义热应力理论受到了广泛关注。本文使用广义热应力理论研究了复合材料身管在受到火炮连续射击时产生的高温火药燃气作用下的热应力问题。身管由耐高温的单层内衬和多层纤维增强树脂基复合材料复合而成,如图1所示。在轴对称和长身管假设的基础上,得到了以温度和径向位移为自变量的控制方程组。通过Laplace变换将控制方程和边界条件转化到拉式域,可利用位移势函数法求解该方程组,之后采用Laplace数值反演技术计算获得了时间域内的相应结果。最后分析了惯性效应、热力耦合效应、内衬材料对温度和应力场的影响规律。本文的工作对于复合材料身管的热学和力学设计具有一定的指导意义。(本文来源于《2018年全国固体力学学术会议摘要集（上）》期刊2018-11-23）
熊超,李博,殷军辉,邓辉咏[2]（2018）在《碳纤维复合材料迫击炮身管结构设计与缠绕工艺研究》一文中研究指出纤维增强复合材料具有比刚度高、比强度大的轻量化优势,以及可设计性强、耐腐蚀性优、抗疲劳性好等显着特点,可作为武器装备轻量化设计的绝佳选材。在对迫击炮身管进行受力分析的基础上,提出了采用金属内衬外加碳纤维复合材料增强层的迫击炮复合身管双层结构,介绍了用于迫击炮复合身管加工的缠绕设备和缠绕工艺,基于实验结果,综合分析了碳纤维材料的选择、铺层顺序、纤维缠绕张力等工艺对迫击炮复合身管承压性能的影响,可为火炮复合材料身管以及复合材料承载圆筒的结构设计与加工提供参考。(本文来源于《玻璃钢/复合材料》期刊2018年05期）
汪洋[3]（2018）在《大张力缠绕复合材料身管的力学分析与结构优化》一文中研究指出随着身管武器装置的迅猛发展,发射膛压、发射精度和发射安全性的指标也在不断提高,这一领域的研究进展受到了世界各国的广泛关注。身管结构作为身管类武器发射装置的核心部件,需要在外力作用下维持内部结构的稳定性,因此身管结构必须有良好的机械强度和刚度。同时还需要尽可能降低结构的重量以满足武器装置的轻量化。纤维缠绕复合材料具有比重轻、比刚度大、比强度高和可设计性强的独特优势,同时纤维缠绕中的大张力缠绕工艺可以在缠绕过程中提供身管结构所需要的压紧力,这些特点完美地契合了身管结构的使用要求。但大张力缠绕工艺复杂,力学分析方法与常规张力明显不同,因此研究大张力缠绕的工艺实现和身管结构中的大张力缠绕力学分析方法是十分重要的。本文首先从复合材料基本力学理论、纤维缠绕原理和有限元仿真基本方法入手,确定了大张力缠绕复合材料的力学分析思路,为复合材料结构的解析计算与有限元仿真提供理论依据。其次,从大张力缠绕工艺角度出发,对不同复合材料体系进行了比较,对最适用于身管大张力缠绕的复合材料体系测试了不同缠绕张力下的材料力学性能参数,为大张力缠绕力学分析中材料参数输入奠定了基础。再次,以大张力缠绕轴对称回转体结构为研究对象,通过解析计算的方法揭示了大张力缠绕结构内部应力分布的变化规律,并据此对身管缠绕的大张力缠绕张力制度进行了优化设计。使用有限元仿真的方法对相同模型进行了验证计算,仿真结果与解析结果相互吻合,验证了有限元仿真方法的可行性。随后,使用前文验证的有限元仿真方法,对一种简化身管模型的大张力缠绕结构进行力学分析,揭示了身管大张力缠绕过程中缠绕应力、芯模表面接触压力的分布规律,计算了身管内部压缩应变与缠绕厚度之间的关系,并预测了抵抗一定内腔斥力作用时身管结构所需要的大张力缠绕厚度。最后,对身管模型开展了大张力缠绕实验,测试了大张力缠绕过程中身管内部结构压缩应变与缠绕厚度之间的关系。对缠绕完成的身管模型开展斥力实验,测试了身管内部结构的压缩应变与身管内腔加载斥力大小之间的关系,将两者测试结果分别与有限元仿真结果对比,验证了大张力缠绕结构有限元仿真方法的正确性。(本文来源于《武汉理工大学》期刊2018-03-01）
付佳维[4]（2016）在《复合材料身管广义热弹性问题理论研究》一文中研究指出本文使用非傅里叶热传导定律研究了碳纤维增强树脂基复合材料身管在火药燃气温度作用下的热传导问题,讨论了内衬层材料对温度场的影响;使用广义热弹性理论计算了身管中的瞬态耦合温度场和热应力场;针对带有内壁环向裂纹的复合材料身管,计算了热应力强度因子,分析了裂纹的扩展模式;研究了内衬层和复合材料层之间存在的柱状界面裂纹对瞬态温度场的扰动问题。传统的傅里叶热传导理论在工程实际中的使用由来已久,然而它的无限大热波速这一固有缺陷促使人们探索新的热传导理论。目前,常见的C-V模型和DPL模型通过引入热迟滞参数的概念,能够很好地预测热在介质中的传播过程,它们形式简单,物理意义明确,便于使用。本文针对复合材料身管,首先使用非傅里叶热传导理论计算了身管在射击过程中的温度场变化,并考虑了钢、碳化硅陶瓷、高熔点金属钽叁种内衬材料的影响。基于非傅里叶热传导模型,学者们提出了相应的热力耦合模型,称为广义热弹性理论。与C-V和DPL热传导模型对应的热弹性理论分为称为L-S和C-T模型,并且C-T模型在一定条件下可以退化为L-S模型。本文进一步使用C-T模型,求解了复合材料身管在连续射击时的瞬态温度场、位移场和应力场。文中将纤维增强复合材料假设为一具有等效属性的均匀的横观各向同性材料,其等效属性由细观力学求得。为了方便地处理动态问题,通篇使用拉普拉斯积分变换消除控制方程和边界条件中的时间变量,在求得在拉式域内的解答后,利用拉普拉斯数值反演技术获得时间域内的解。分析了热传导模型、热迟滞参数、内衬材料类型、内衬厚度、身管内表面热对流系数、纤维含量对身管为刚体时的温度场、身管为变形体时的温度场和弹性场的影响。研究表明,相比于散射型的傅里叶模型计算结果,使用非傅里叶热传导理论预测的全复合材料身管在射击过程中热波现象明显,温度最大值很高。使用内衬材料可以有效降低复合材料中的温度值,而且在叁种内衬材料中,钢内衬具有最优异的热学响应。如果增加内衬厚度,则会进一步降低身管上的温度值。然而内衬厚度越厚,身管也会越重,这使得身管热响应与重量之间成为一对矛盾体。文章分析了热力耦合项和惯性项对结果的影响,结果表明,对于复合材料身管,耦合效应要比惯性效应重要很多。因此,在实际应用广义热弹性理论时,为了兼顾计算精度和简便性,可以在考虑耦合效应的同时忽略惯性项。与热响应一样,内衬材料的使用,也会大大减小身管的力学响应。身管内表面热对流系数代表了内膛环境温度变化对身管温度场产生影响的难易程度,其值越大,表明输入到身管内部的热量也越多,因此,温度值、位移值、应力幅值都有所增大。膛内温度升高会使身管内壁附近产生轴向压应力,如果此应力高于材料的压缩屈服极限,就会使身管内表面附近的材料进入屈服状态。进而,当温度降低时,轴向压应力在屈服应力的基础上得到释放,将产生残余拉应力,此拉应力有可能使身管内壁上产生环向裂纹。本文针对预制有一定长度环向裂纹的全复合材料身管,使用广义热弹性理论计算身管在射击时的热断裂问题,求得了瞬态热应力强度因子。由于带内衬复合材料身管的制造工艺问题,并考虑到环向应力的作用,在层间界面上容易产生脱结现象。本文使用非傅里叶热传导理论研究了含柱状界面裂纹的内衬复合材料身管的热传导问题,求得了受到裂纹扰动的二维温度场和热流密度强度因子。环向裂纹在轴向热应力作用下构成柱坐标系下的Ⅰ型断裂问题,利用标准的傅里叶和汉克儿积分变换技术、奇异积分方程方法,可以求解该问题。应力强度因子代表了应力在裂纹尖端的集中程度,是断裂力学中的基本概念。分析了热传导模型、热对流系数、裂纹长度、纤维含量对热应力强度因子的影响。研究发现,一个较浅的内壁环向裂纹一旦发生扩展,则会快速生长一个较长的裂纹,之后裂纹的增长反而会受到抑制。热量在含有柱状界面裂纹的复合材料身管中从内向外传播时会受到裂纹的阻碍,从而使得热量在裂纹尖端发生聚集。文中假定裂纹面是部分导热的,同样使用奇异积分方程的方法,可以求得温度场分布和热流密度强度因子。最后分析了内衬材料种类及厚度、裂纹面导热系数、内表面热对流系数对结果的影响。结果表明,钢内衬复合材料身管在射击过程中具有最好的综合热响应,其温度场最低,热流密度强度因子也最小。当裂纹完全导热时,裂纹对温度场无扰动;当裂纹完全绝热时,两个裂纹表面上温差最大。(本文来源于《南京理工大学》期刊2016-09-01）
魏存磊,徐亚栋,马燕颖[5]（2016）在《瞬态冲击载荷下复合材料身管损伤研究》一文中研究指出复合材料身管的损伤除了具有传统金属身管的损伤模式外,还包括复合材料层的损伤,金属层与复合材料层间界面损伤;针对该问题,采用有限元法对瞬态冲击载荷下复合材料身管损伤进行数值模拟,讨论影响复合材料身管损伤的因素,主要研究不同结构设计参数对复合材料身管损伤的影响;不同载荷工况下复合材料身管的损伤模式;这些研究对于提高含金属内衬复合材料结构的安全性和寿命,拓展复合材料结构的应用有着重要的意义。(本文来源于《兵器装备工程学报》期刊2016年07期）
魏存磊[6]（2016）在《热—机械载荷耦合作用下复合材料身管损伤研究》一文中研究指出复合材料应用于火炮的关键受力部件——身管,不仅可以减轻身管重量,而且可以提高身管的刚度和强度。火炮发射时,高温高压的火药燃气导致身管内壁烧蚀磨损严重,同时身管还承受弹带的导转作用以及反后坐装置的轴向拉伸作用。在这种复杂的工况下,身管内壁极易产生微裂纹,在后续载荷作用下裂纹逐渐扩展、演化。为了研究复合材料身管在热-机械载荷下的损伤与破坏问题,首先建立了复合材料身管各向异性有限元模型,研究材料非线性对身管热传导和温度分布的影响以及不同载荷作用下复合材料身管的受力分析,然后对复合材料身管的损伤模式及其影响因素进行了分析计算,最后采用扩展有限元法研究复合材料身管裂纹扩展与演化规律。研究的主要内容与结论如下：(1)热-机械载荷耦合机理研究。数值模拟结果表明：由于材料热学特性的差异,温度会在金属与复合材料的交界面处聚集；在热载荷冲击作用下,身管内壁温度急剧变化并且产生较大的热应力；通过提高复合材料的导热性能,可以改善热传导与温度分布。(2)热-机械载荷作用下复合材料身管损伤模式研究。通过对计算结果分析后得：高温易造成身管内壁烧蚀,高压会使身管内壁膨胀变形且易导致复合材料层基体撕裂；在保持总体身管壁厚不变的情况下,金属层越厚,身管内壁峰值温度越低,身管烧蚀寿命越高。(3)热-机械载荷作用下复合材料身管裂纹产生、扩展及演化规律研究。研究发现：不同载荷加载时,压力载荷对裂纹的扩展起主要作用；虽然给裂纹定义不同的初始开裂角度,但是裂纹的后续扩展路径主要受应力状态的影响。(本文来源于《南京理工大学》期刊2016-01-01）
王振兴,原梅妮,李立州,向丰华,张明[7]（2015）在《镀镍缠绕式复合材料身管径向散热过程的数值模拟》一文中研究指出提出一种提高复合材料身管散热性能的方法,拟在缠绕身管的复合材料表面镀镍后再进行缠绕,以提高复合材料身管散热性能。应用ANSYS有限元分析软件模拟了镀镍缠绕式复合材料身管和普通复合材料身管的径向传热过程。分析发现镀镍缠绕式复合材料身管内部热量主要经镀镍层传至身管表面进行散热,在相同射击和冷却条件下镀镍缠绕式复合材料身管内层温度更低。相比普通复合材料身管,镀镍层开辟了新的热量传递途径,提高了复合材料身管的散热性能。(本文来源于《火炮发射与控制学报》期刊2015年03期）
杨宇宙[8]（2013）在《复合材料身管的损伤研究》一文中研究指出复合材料身管在使用过程中,受到高温、高压火药燃气脉冲式高速冲击作用,弹丸的挤进作用,弹带的导转作用,以及反后坐装置的轴向拉伸作用。恶劣的工作环境导致复合材料身管极易因微缺陷扩展、疲劳和过载而破坏失效,造成难以估量的生命财产损失。本文结合国内外复合材料身管的最新研究成果,借助先进的计算技术、分析方法和仿真手段,对复合材料身管的损伤问题进行了全面深入系统的分析研究,并取得一些有用的结论,为复合材料在火炮身管的应用中如何减少损伤、规避风险、预测寿命,提供强有力的理论指导和技术支撑。本文的研究内容和结论体现在以下方面：(1)复合材料中的损伤模式主要包括基体开裂、分层损伤、界面脱离、纤维断裂、纤维拔出、基体屈服等几种主要形式,根据材料不同的损伤模式,结合不同的载荷作用,建立相应的强度失效准则；基于连续介质损伤力学的理论和方法,针对复合材料身管的结构和材料组成特点,运用不可逆热力学的观点,引入损伤变量,推导出弹塑性各向同性和各向异性损伤模型；将损伤作为微细观结构属性的一部分,引入到连续介质模型之中,并用损伤演变规律来描述缺陷的形成、扩展和聚合过程。(2)复合材料身管静、动态力学特性的研究是建立在力学本构模型基础上的,层合复合材料为一种多组分的各向异性材料,文中描述了分布于整个材料介质内部的微细缺陷损伤,用损伤广义力表征微细观缺陷损伤的作用和影响；基于连续损伤介质力学,建立复合材料身管含损本构模型和损伤演化方程；采用能量的方法,推导出损伤函数和疲劳寿命的表达式；采用非线性有限元分析软件ABAQUS分别模拟了带金属内衬的复合身管在静力载荷和疲劳载荷加载下损伤破坏的全过程,分析了复合身管的损伤模式及破坏机理,并阐述了结构损伤过程中的能量耗散规律。(3)复合材料身管中破坏产生的主要原因是复杂应力作用下微裂纹的萌生和生长、基体开裂和纤维断裂,在后续加载作用下发生损伤扩展。基于断裂力学的概念和基本理论,考虑叁种不同的载荷边界条件,采用能量的方法,分别推导出复合身管的裂纹动、静力学扩展模型和疲劳扩展模型,并建立了复合身管的裂纹扩展准则。采用基于线弹性破坏力学的扩展有限元法,通过本构关系预测裂纹的应力强度因子和能量释放率,结合有效应力强度因子同裂纹扩展准则建立位移矢量函数,利用软件ABAQUS进行建模仿真计算,分别研究了静载、冲击载荷和疲劳载荷作用下复合身管内的裂纹扩展问题,对比分析了起始裂纹所处位置的不同对复合材料身管损伤的影响,比较了全金属身管和复合身管破坏特性的优劣,得出复合身管中的裂纹扩展规律。(4)从应力波的生成和传播机理出发,结合复合身管的正交各向异性和材料多重性的特点,推导出柱坐标系下,复合身管中应力波传播的有限元微分方程和应力波传播速度表达式。采用动力学有限元分析软件LS-DYNA对移动压载作用下复合身管的简化模型进行建模仿真分析,关于复合身管的动载分析揭示了当压力前缘沿身管轴向移动时身管中应力应变幅值的发展规律,以及伴随应力波传播而生的共振效应。由于多重材料层合结构界面处的剪切和拉伸强度较低,高温下材料属性下降较快,且加载速率对复合材料属性影响更大,因此应力波造成的损伤扩展对复合材料身管来说更加致命。(5)开展了冲击响应实验研究,获得纤维增强复合材料和金属材料的损伤产生、扩展、演化、断裂全过程动力学参量；以复合身管的简化模型复合圆筒为研究对象开展力学仿真实验,研究不同内压冲击载荷与损伤模式、破坏过程之间的影响规律,并验证了数值仿真实验模型的合理性和有效性。(本文来源于《南京理工大学》期刊2013-07-01）
杨宇宙,钱林方,徐亚栋,陈龙淼[9]（2013）在《复合材料身管的疲劳裂纹扩展分析》一文中研究指出为研究复合材料身管的疲劳裂纹扩展问题,基于线弹性破坏力学的扩展有限元法,采用非线性有限元软件ABAQUS,建立了含微缺陷复合材料身管的简化模型,对内压冲击载荷循环作用下的疲劳裂纹扩展进行了仿真计算。结果表明:随着循环数的增加,疲劳损伤能耗不断增大,材料性能不断退化;同等载荷循环和边界条件作用下,不同位置的起始裂纹均沿着轴向和径向扩展,沿径向的扩展速度大于沿轴向的扩展速度,起始裂纹位于两端要比位于中间对复合材料层造成的破坏严重,后者的承载能力更强。(本文来源于《弹道学报》期刊2013年02期）
吴其俊,赫雷,周克栋,李峻松[10]（2011）在《混杂复合材料身管热膨胀系数的预测模型》一文中研究指出热膨胀系数直接影响复合材料身管射击时热应力的大小。由于混杂复合材料组分多、结构复杂,因此预测其热膨胀系数难度较大。为预测某轻量化武器身管径向热膨胀系数,采用间接法,分别基于特征体单元模型和微观力学模型进行了计算,并将计算结果和实测值进行了对比研究,提出了一种预测混杂复合材料热膨胀系数的有效方法。(本文来源于《火炮发射与控制学报》期刊2011年02期）
复合材料身管论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
纤维增强复合材料具有比刚度高、比强度大的轻量化优势,以及可设计性强、耐腐蚀性优、抗疲劳性好等显着特点,可作为武器装备轻量化设计的绝佳选材。在对迫击炮身管进行受力分析的基础上,提出了采用金属内衬外加碳纤维复合材料增强层的迫击炮复合身管双层结构,介绍了用于迫击炮复合身管加工的缠绕设备和缠绕工艺,基于实验结果,综合分析了碳纤维材料的选择、铺层顺序、纤维缠绕张力等工艺对迫击炮复合身管承压性能的影响,可为火炮复合材料身管以及复合材料承载圆筒的结构设计与加工提供参考。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
复合材料身管论文参考文献
[1].付佳维,钱林方,李延泽.复合材料身管广义热应力问题研究[C].2018年全国固体力学学术会议摘要集（上）.2018
[2].熊超,李博,殷军辉,邓辉咏.碳纤维复合材料迫击炮身管结构设计与缠绕工艺研究[J].玻璃钢/复合材料.2018
[3].汪洋.大张力缠绕复合材料身管的力学分析与结构优化[D].武汉理工大学.2018
[4].付佳维.复合材料身管广义热弹性问题理论研究[D].南京理工大学.2016
[5].魏存磊,徐亚栋,马燕颖.瞬态冲击载荷下复合材料身管损伤研究[J].兵器装备工程学报.2016
[6].魏存磊.热—机械载荷耦合作用下复合材料身管损伤研究[D].南京理工大学.2016
[7].王振兴,原梅妮,李立州,向丰华,张明.镀镍缠绕式复合材料身管径向散热过程的数值模拟[J].火炮发射与控制学报.2015
[8].杨宇宙.复合材料身管的损伤研究[D].南京理工大学.2013
[9].杨宇宙,钱林方,徐亚栋,陈龙淼.复合材料身管的疲劳裂纹扩展分析[J].弹道学报.2013
[10].吴其俊,赫雷,周克栋,李峻松.混杂复合材料身管热膨胀系数的预测模型[J].火炮发射与控制学报.2011
论文知识图
