[實用新型]一種大開口殼段結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520404024.3
• 申請日: 2015-06-12
• 公開（公告）號: CN204788081U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張超穎;閆冰;李林生;耿文濤;張雪峰;張宏劍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京宇航系統(tǒng)工程研究所;中國運載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號: F42B15/00
• 分類號: F42B15/00
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及彈箭體結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大開口段殼結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

大開口殼段結(jié)構(gòu)作為主要結(jié)構(gòu)部件，承受較大的軸壓、彎矩載荷，且殼體上開口尺寸大(開口面積大于0.05m²)、其中兩個開口距離非常近(相距90°以內(nèi))。

在不改變開口布局以及殼體主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的前提下，通過優(yōu)化傳力路徑及局部補強，減少兩個開口的相互影響，確保殼段結(jié)構(gòu)滿足承載能力要求。通過多輪方案優(yōu)化與設(shè)計，運用有限元軟件進行計算，完成了大尺寸多開口殼段結(jié)構(gòu)設(shè)計。

大開口殼段結(jié)構(gòu)使用鑄鋁整體鑄造機械加工成型，初樣階段地面試驗軸壓破壞載荷數(shù)據(jù)，滿足設(shè)計載荷要求并具有一定的強度余量。該大開口殼段結(jié)構(gòu)已成功應(yīng)用于某型號。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型是一種大開口殼段結(jié)構(gòu)，根據(jù)設(shè)計要求，解決了設(shè)計過程中的兩個技術(shù)難點。第一，傳力路徑的設(shè)計與優(yōu)化。對開口附近區(qū)域的殼體側(cè)壁進行合理加厚，能夠顯著降低開口附近的應(yīng)力水平，避免結(jié)構(gòu)局部破壞，同時，在開口四周合理布置筋條，優(yōu)化筋條寬度，使載荷在開口兩側(cè)穿過。第二，降低相鄰兩個開口的相互影響。由于兩個開口距離較近，兩個開口中間的區(qū)域的應(yīng)力水平為單個開口的應(yīng)力疊加，通過對兩個開口之間區(qū)域合理補強，明顯降低疊加區(qū)域的應(yīng)力水平。

本實用新型所述一種大開口殼段結(jié)構(gòu)，包括殼體，所述殼體包括開口、口框加寬區(qū)域、加厚區(qū)域，所述殼體為圓柱形，其上設(shè)有開口，殼體內(nèi)壁上開口口框四周設(shè)置口框加寬區(qū)域，口框加寬區(qū)域的形狀與開口的形狀匹配，殼體內(nèi)壁上口框加寬區(qū)域四周設(shè)置加厚區(qū)域，加厚區(qū)域的形狀與口框加寬區(qū)域的形狀匹配。

本實用新型所述一種大開口殼段結(jié)構(gòu)，所述口框加寬區(qū)域的厚度為殼體側(cè)壁厚度的6至8倍。

本實用新型所述一種大開口殼段結(jié)構(gòu)，所述加厚區(qū)域的厚度為殼體側(cè)壁厚度的2至2.5倍。

本實用新型所述一種大開口殼段結(jié)構(gòu)，還包括多個筋條，筋條設(shè)置在殼體內(nèi)壁上，筋條分別沿殼體周向和軸向進行布置，組成正置正交網(wǎng)格加筋結(jié)構(gòu)，并將殼體均勻分為若干單元格。

本實用新型所述一種大開口殼段結(jié)構(gòu)，所述加厚區(qū)域為口框加寬區(qū)域四周的1至2圈單元格。

本實用新型所述一種大開口殼段結(jié)構(gòu)，對組成加厚區(qū)域的筋條進行局部加寬。

本實用新型所述一種大開口殼段結(jié)構(gòu)，筋條加寬部分的寬度增加到普通的2倍。

本實用新型所述一種大開口殼段結(jié)構(gòu)，殼體采用鋁合金材料制成。

本實用新型所述一種大開口殼段結(jié)構(gòu)，殼體采用整體鑄造機械加工制成。

本實用新型是一種大開口殼段結(jié)構(gòu)，同時滿足了以下三個設(shè)計要求。

第一，傳力路徑的設(shè)計與優(yōu)化：

為減少大開口對結(jié)構(gòu)承載能力的影響，在大開口四周設(shè)置加厚區(qū)域，對加厚區(qū)域內(nèi)的殼體側(cè)壁厚度進行增厚，同時，對大開口兩側(cè)的筋條寬度進行加寬；合理的筋條布局及局部補強技術(shù)，成功地將載荷進行擴散，傳力路徑由直接作用在大開口上側(cè)改變?yōu)樵诖箝_口兩側(cè)繞過。

第二，降低相鄰兩個開口的相互影響：

在傳力路徑優(yōu)化的基礎(chǔ)上，為降低相鄰兩個開口的互相影響，對兩個開口的口框進行加寬處理，設(shè)置口框加寬區(qū)域，盡量使載荷通過開口的口框傳力，降低殼體側(cè)壁傳力的量級；同時，在口框加寬區(qū)域四周設(shè)置加厚區(qū)域，對開口附近區(qū)域殼體側(cè)壁增厚以降低應(yīng)力水平。

第三，靜力試驗驗證：

研制階段，為了考核本實用新型所述的一種大開口殼段結(jié)構(gòu)的有效性，進行了折合軸壓破壞試驗。從試驗結(jié)果可知，該結(jié)構(gòu)未在開口處發(fā)生破壞，為整體失穩(wěn)破壞，最終軸壓承載能力為與使用工程算法計算的理論結(jié)果幾乎完全一致，說明本實用新型的設(shè)計合理有效。

綜上所述，本實用新型的設(shè)計突破了大開口結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化技術(shù)。根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗以及使用有限元手段，完成了高承載下，大開口結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，并通過了試驗考核，試驗結(jié)果與工程算法計算結(jié)果幾乎一致，說明本實用新型的設(shè)計合理有效。本實用新型所述的一種大開口殼段結(jié)構(gòu)已成功應(yīng)用于某型號，具有結(jié)構(gòu)重量輕、承載能力大的特點。通過地面試驗的考核，證明其結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，工作有效，可靠。

附圖說明

圖1為大開口部段結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為傳力路徑優(yōu)化示意圖。

圖3為開口局部示意圖。

其中，1、開口，2、口框加寬區(qū)域，3、加厚區(qū)域，4、筋條，5、單元格。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行進一步描述。