Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng xung, nhiệt đến độ bền của ống phóng composite cốt sợi sử dụng trong các tổ hợp phóng loạt
THÔNG TIN TÓM TẮT VỀ NHỮNG KẾT LUẬN MỚI CỦA LUẬN ÁN TIẾN SĨ Tên đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng xung, nhiệt đến độ bền của ống phóng composite cốt sợi sử dụng trong các tổ hợp phóng loạt”. Chuyên ngành: Cơ học kỹ thuật. Mã số: 62 52 02 01. Nghiên cứu sinh: Nguyễn Chiến Hạm Người hướng dẫn: 1. GS-TS Nguyễn Xuân Anh- Học viện Kỹ thuật Quân sự 2. PGS-TS Nguyễn Lạc Hồng- Học viện Kỹ thuật Quân sự Cơ sở đào tạo: Học viện Kỹ thuật Quân sự. Những kết luận mới của luận án: 1. Luận án đã vận dụng cơ sở lý thuyết, cụ thể hóa bài toán dẫn nhiệt và nhiệt đàn hồi tổng quát thông qua việc thiết lập mô hình toán học cho kết cấu đặc thù dạng ống trụ bằng vật liệu không thuần nhất, dị hướng và chịu tải xung, nhiệt đồng thời, đối xứng trục . Mô hình toán học bài toán nhiệt đàn hồi trình bày trong luận án có tính đến tải xung, nhiệt đồng thời cho phép ứng dụng để tính toán lý thuyết. Kết quả tính toán được kiểm chứng bằng thực nghiệm. Sai số giữa kết quả tính toán lý thuyết và kết quả thực nghiệm < 8%. 2. Kết quả khảo sát độ bền cho thấy: So với khi chỉ xét tải trọng là áp suất khí thuốc, độ bền của kết cấu ống phóng bằng vật liệu composite chịu tải xung, nhiệt đồng thời giảm khoảng 36,5%. Trị số H hill-tsai giữa các lớp thay đổi đột ngột làm cho dạng phá hủy của thành ống phóng không chỉ có xu hướng dãn nở nhựa và sợi mà có thể bị tách lớp. 3. Tỷ lệ thể tích ψ=0,6 tải nhiệt tới hạn đạt giá trị lớn nhất (202 o C). Kết quả này cho phép áp dụng để xác định chế độ chịu tải hợp lý nhằm đảm bảo bền cho thành ống phóng. Tỷ lệ thể tích giữa vật liệu cốt và vật liệu composite hợp lý nằm trong khoảng 0,4≤ψ≤ 0,7. 4. Quan hệ phụ thuộc của chỉ số độ bền vào phương đặt cốt và trật tự xếp lớp là căn cứ để xác định phương án thiết kế kết cấu thành ống phóng: - Góc đặt cốt và trật tự xếp lớp theo các phương án XL.2 và XL.3 tương ứng với [30/-30/30/-30] và [15/-15/15/-15] có chỉ số H hill-tsai >1 và phân bố không đồng đều tại tất cả các lớp. Trong thiết kế không nên chọn các phương án này. - Các phương án XL.1, XL.4, XL.5 hoàn toàn thỏa mãn điều kiện bền nên chúng cũng được khuyến khích lựa chọn khi thiết kế kết cấu thành ống phóng composite. Phương án XL.5 ([45/-45/45/-45] có chỉ số độ bền nhỏ nhất, trong thiết kế được ưu tiên sử dụng. Hà Nội, ngày 21 tháng 10 năm 2007 T.M Tập thể hướng dẫn GS-TS Nguyễn Xuân Anh Nghiên cứu sinh N guyễn Chiến Hạm MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài: Tổ hợp phóng loạt cơ động, gọn nhẹ là một trong những trang bị vũ khí đã và đang được nghiên cứu hoàn thiện theo định hướng phát triển và hiện đại hoá trang bị vũ khí cá nhân và đặc chủng. Để loại vũ khí này đạt được các yêu cầu chiến, kỹ thuật đề ra thì việc lựa chọn vật liệu composite chế tạo ống phóng là một trong các hướng được quan tâm nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu lý thuyết về composite theo hướng nghiên cứu cơ học các phần tử kết cấu làm bằng vật liệu composite hiện nay đang trong giai đoạn tiếp tục phát triển và cụ thể hóa. Trong tình hình đó và với mục tiêu giảm trọng lượng cho các tổ hợp phóng loạt, ý tưởng sử dụng vật liệu composite để thay thế hoặc thiết kế, chế tạo mới các ống phóng trong các tổ hợp phóng loạt là một yêu cầu thực tế. Do vật liệu composite có cấu trúc không đồng nhất và dị hướng, ống phóng làm việc trong điều kiện chịu tải xung, nhiệt phức tạp nên việc xác định ứng xử cơ học của vật liệu, khả năng chịu tải và độ bền của kết cấu trở thành vấn đề cần được triển khai nghiên cứu cơ bản và bổ sung hoàn thiện. Đây là cơ sở để hình thành đề tài luận án: “Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng xung, nhiệt đến độ bền của ống phóng composite cốt sợi sử dụng trong các tổ hợp phóng loạt”. Mục tiêu của đề tài: Nhằm nghiên cứu cơ sở khoa học đánh giá ảnh hưởng của tải trọng xung, nhiệt đến độ bền; xác định khả năng chịu tải, đề xuất giải pháp kỹ thuật phục vụ cho thiết kế ống phóng composite. Đối tượng nghiên cứu: Là các ống phóng bằng vật liệu composite cốt sợi trong các tổ hợp phóng loạt làm việc theo nguyên lý vũ khí khí động. Phạm vi nghiên cứu: Luận án giới hạn phạm vi nghiên cứu ảnh h ưởng của yếu tố tải trọng xung, nhiệt đến độ bền thành ống phóng khi bắn. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài: - Đề tài đề cập phương hướng cụ thể hóa một bước cơ sở lý thuyết nhiệt đàn hồi tuyến tính ứng dụng cho kết cấu cụ thể dạng ống trụ bằng vật liệu không thuần nhất, dị hướng và chịu tải xung, nhiệt đồng thời. 1 - Việc đưa tải xung, nhiệt đồng thời vào xây dựng mô hình toán học bài toán nhiệt đàn hồi kết cấu thành ống phóng composite sẽ đảm bảo tính sát thực và hợp lý của mô hình lý thuyết. - Cung cấp cơ sở khoa học phục vụ công tác thiết kế theo hướng ứng dụng vật liệu mới cho hệ thống vũ khí cá nhân và đặc chủng. Đây là hướng nghiên cứu thực tế, phù hợp với chương trình cải tiến, hiện đại hóa trang bị vũ khí của Quân đội hiện nay. Luận án bao gồm phần mở đầu, năm chương thuyết minh, phần kết luận, các công trình công bố của tác giả, tài liệu tham khảo và phụ lục. Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ỐNG PHÓNG TRONG TỔ HỢP PHÓNG LOẠT VÀ BÀI TOÁN NHIỆT ĐÀN HỒI THÀNH ỐNG PHÓNG CHỊU TẢI XUNG, NHIỆT 1.1. Tổng quan về ống phóng trong các tổ hợp phóng loạt làm việc theo nguyên lý vũ khí khí động. 2 3 4 6 5 1 Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý vũ khí khí động: 1- Mồi lửa điện; 2- Buồng cao áp; 3- Lỗ phụt; 4- Buồng thấp áp; 5- Đạn; 6- Ống phóng. Trong phần này luận án đã nghiên cứu tổng quan hai nội dung chính: Thứ nhất: Phân tích nguyên lý hoạt động của các tổ hợp phóng loạt thiết kế dựa trên nguyên lý vũ khí khí động (hình 1.1). Thứ hai: Phân tích hướng nghiên cứu thay thế các ống phóng kim loại truyền thống bằng ống phóng composite nhằm giảm trọng lượng toàn tổ hợp, tăng khả năng cơ động và điều khiển hỏa lực, đáp ứng tốt hơn các yêu cầu chiến, kỹ thuật đề ra khi thiết kế và có lợi hơn trong bảo quản, sử dụng. 1.2. Tổng quan về các nội dung nghiên cứu liên quan. 2 Luận án đã triển khai giải bài toán nhiệt thuật phóng của vũ khí khí động. Theo đó, hệ phương trình vi phân mô tả quá trình nhiệt động xảy ra trong buồng cao áp và thấp áp của hệ vũ khí khí động có dạng: () () ( ) ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎨ ⎧ +ω− ηω = −−−− ηψω = = τ ϕ = τ ϕ = τ = τ −−= )g1.1( S.l.η.αw f.T p )f1.1( ηψ.ωαψ1 δ ω w ) (.f.T p (1.1e)v d dl )d1.1( .m S.p d dv )c1.1( f.τω. .p.S.K d dη )b1.1(p. I χ.σ d dψ )a1.1(.ψ1χ4.χχ.σ ktot kt t kctcoc kcc c đ đ đ tđ c cth02 k c k tc c 2 t (1.1) () () () ⎪ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪ ⎪ ⎪ ⎨ ⎧ τ − τ − = τ − τ −+ τ − = τ )b5.1( η d dv . v v 2. d dψ .Tk.T d dT )a5.1( ηψ d dη Tk1 d dψ .T1 d dT k đ 2 gh đc tc t kc k c c c c (1.5) Bằng thuật toán Runge-Kutta 4, có thể tìm được nghiệm số của hệ n hờ công cụ máy tính, trong đó quy luật biến thiên của áp suất và nhiệt độ khí thuốc trong buồng cao áp và thấp áp đã được chỉ ra trên hình 1.2. 3 0 0.005 0.01 0.015 0 1 2 3 4 5 x 10 7 Ap suat (MPa) Thoi gian [Giay] Ap suat khi thuoc trong buong cao ap va thap ap 0 0.005 0.01 0.015 400 600 800 1000 1200 1400 Nhiet do khi thuoc trong buong cao ap va thap ap Thoi gian [giay] Nhi et do ( oK) Cao ap Thap ap Cao ap Thap ap Hình 1.2: Đồ thị áp suất và nhiệt độ khí thuốc trong buồng cao áp và thấp áp Xung áp và nhiệt độ của khí thuốc ở đây chính là hai thành phần tải trọng tác dụng trực tiếp lên thành ống phóng khi bắn. Giá trị của chúng là cơ sở tiền đề để triển khai các nội dung tiếp theo của luận án. Tiếp theo, luận án đã phân tích hai bài toán liên quan trong mục (1.2.2) và (1.2.3) từ đó rút ra một số nhận định: Thứ nhất: Bài toán bền đàn hồi thành nòng súng pháo đã từng được giải quyết trong điều kiện vật liệu làm nòng là vật liệu đồng nhất và đẳng hướng. Khi tính đến hiệu ứng nhiệt có thể chấp nhận giả thiết gradient của ứng suất nhiệt trùng với gradient ứng suất do tải xung áp của khí thuốc khi xác định trường ứng suất tổng. Thứ hai: Phương án thay vật liệu nòng làm xuất hiện vấn đề về ứng xử cơ học của vật liệu thay thế nên phương án này bao giờ cũng đi liền với việc thiết lập lại bài toán bền đàn hồi trong điều kiện mới. Trong phần (1.2.4) luận án tập trung phân tích một số công trình nghiên cứu về cơ học vật liệu composite có liên quan của các tác giả nước ngoài và trong nước như: Daugherty trong [45] đã chỉ ra trong vật liệu compsite mà ở đó hệ số dãn nở nhiệt theo hướng chiều dày của vật liệu lớn hơn so với hướng đặt cốt nên cần thiết phải xét đến vấn đề dãn nở nhiệt trong thành vỏ mỏng. Trong [72], Schipper đã triển khai thiết lập phương trình cơ bản cho vỏ dầy vật liệu trực hướng có xét đồng thời tải trọng và nhiệt độ nhưng không đưa ra phương pháp giải cụ thể. Zukas trong [74] chỉ rõ tầm quan trọng của hai nhân tố biến dạng, hiệu ứng nhiệt và sự cần thiết phải đưa chúng vào để xem xét khi tính toán vỏ composite vv… Qua đây nhận thấy: Các công trình nghiên cứu về cơ học vật liệu composite tập trung vào ba hướng nghiên cứu chính: Hướng thứ nhất: Nghiên cứu cơ học môi trường có 4 cấu trúc hợp thành không thuần nhất và dị hướng. Hướng thứ hai: Nghiên cứu thực nghiệm về công nghệ chế tạo vật liệu và các kết cấu composite. Hướng thứ ba: Nghiên cứu cơ học các phần tử kết cấu bằng vật liệu composite. Luận án đặt vấn đề tiếp cận cơ sở lý thuyết cơ học vật liệu composite theo hướng thứ ba, ứng dụng cho một dạng kết cấu cụ thể dạng ống trụ bằng vật liệu không thuần nhất, dị hướng và chịu tải xung, nhiệt đồng thời. ướng 1.3. Phương h nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng xung, nhiệt đến độ bền của ống phóng composite. Từ kết quả phân tích những vấn đề liên quan trong mục (1.2) áp dụng cho dạng kết cấu được giới thiệu tổng quan trong (1.1) luận án đã đưa ra một số nhận định ban đầu: Xuất phát điểm của bài toán nhiệt đàn hồi nói chung được xác định từ việc nghiên cứu quá trình biến dạng nhiệt đàn hồi của kết cấu khi chịu tác dụng đồng thời của tải trọng ngoài và sự phân bố nhiệt không đều. Có thể giải quyết vấn đề phức tạp về mặt toán học bằng giải pháp đưa bài toán nhiệt đàn hồi tổng quát về bài toán nhiệt đàn hồi tựa tĩnh học khi không tính tới các số hạng liên quan đến cơ học trong phương trình dẫn nhiệt và số hạng quán tính trong các phương trình cân bằng . Trên cơ sở đó, luận án xác định phương hướng và các nội dung nghiên cứu chính đó là: Giải quyết bài toán xác định trường nhiệt thành ống phóng làm tiền đề cho việc đặt và giải bài toán nhiệt đàn hồi trong môi trường vật liệu không thuần nhất và dị hướng, từ đó có cơ sở để xác định quy luật ảnh hưởng của tải trọng xung, nhiệt đến độ bền ống phóng . Kết luận chương 1: 1. Kết quả bài toán nhiệt thuật phóng BT-0 cho thấy giá trị lớn nhất của áp suất khí thuốc trong buồng cao áp p cmax (p cmax =4,862x107 Pa) lớn hơn 3,536 so với giá trị lớn nhất của áp suất khí thuốc trong buồng thấp áp p tmax . Đây là ưu điểm nổi bật của kết cấu ống phóng làm việc theo nguyên lý vũ khí khí động vì theo đó đã làm giảm đáng kể tải trọng áp suất tác dụng lên thành ống phóng. Về mặt năng lượng, áp suất khí thuốc trong buồng thấp áp p t có dạng xung áp. 5 2. Nhiệt độ khí thuốc trong buồng thấp áp đạt giá trị lớn nhất tại vị trí 0,035 m theo quãng đường chuyển động của đạn. Đây là thành phần tải trọng tác dụng trực tiếp có khả năng ảnh hưởng lớn đến độ bền của thành ống phóng. 3. Kết quả nghiên cứu tổng quan bài toán nhiệt đàn hồi đã cho phép xác định phương hướng cụ thể hóa một bước các cơ sở lý thuyết đàn hồi, nhiệt đàn hồi ứng dụng cho một kết cấu không thuần nhất, dị hướng và chịu tải xung, nhiệt đồng thời. Chương 2 TR¦êNG NHIÖT THμNH èNG PHãNG COMPOSITE CèT SîI TRONG C¸C Tæ HîP PHãNG LO¹T 2.1. Mô hình vật lý ống phóng chịu tải nhiệt khi bắn. Trong phần này, luận án phân tích mô hình vật lý của ống phóng composite chịu tải nhiệt khi bắn và nêu ra một số đặc điểm của mô hình: Kết cấu thành ống phóng được cấu tạo bởi nhiều lớp vật liệu composite không đồng nhất và dị hướng. Nhiệt độ khí thuốc trong lòng ống phóng biến thiên theo thời gian, thành ống phóng làm việc ở chế độ phụ tải thay đổi. Mặt trong thành ống phóng có sự trao đổi nhiệt với khí thuốc, mặt ngoài cùng có sự tỏa nhiệt với không khí bao quanh ( hình 2.1). h r t r n t t r r n h α kh T kh α kk T kk Q l Hình 2.1: Mô hình ống phóng composite chịu tải nhiệt của khí thuốc. 6 2.2. Quá trình dẫn nhiệt qua thành ống phóng composite, phương trình vi phân dẫn nhiệt. 2.2.1. Quá trình dẫn nhiệt qua thành ống phóng composite: Luận án đã phân tích bản chất của sự làm nóng thành ống phóng được quy ước bởi tác dụng nhiệt của khí thuốc có nhiệt độ cao trong thời gian chuyển động của đạn trong lòng ống phóng. Do tính dị hướng của vật liệu, môi trường dẫn nhiệt qua thành ống được đặc trưng bởi hệ số dẫn nhiệt được phân bố theo các phương khác nhau phụ thuộc vào phương của sợi hay phương chính của lớp vật liệu. Trường nhiệt trong thành ống phóng là trường nhiệt không dừng, hai chiều ox và oz (hình 2.2). Hình 2.2: Mô hình quá trình dẫn nhiệt qua thành ống phóng α kk T kk α kh T kh T n T t q x λ 1 , 0 x z r t r r n q z λ 2 λ 3 λ 4 2.2.2. Phương trình vi phân dẫn nhiệt qua thành ống phóng: Xét phân tố trên một lớp thứ k trên thành ống và đặt trong toạ độ oxyz (hình 2.4). Các lớp thành ống phóng có hệ số dẫn nhiệt phụ thuộc vào hướng dẫn nhiệt và là một tenxơ bậc hai. Khi đó véc tơ mật độ dòng nhiệt z x dq x+dx dq x 0 dz dx dy dq z+dz dq z dq y+dy dq y y Hình 2.4: Phân tố lớp ống p hón g và h ệ t ọ a đ ộ khảo sát Hình 2.5: Phân bố trị số hệ số dẫn nhiệt q η q q ξ x η ξ z 0 β q r và gradient nhiệt g radT không cùng nằm trên một đường thẳng và nếu đặt hệ tọa độ ( ξ, η) trùng với trục chính của hệ số dẫn nhiệt ( hình 2.5) thì mật độ dòng nhiệt dẫn qua lớp composite là do hai phân lượng mật độ dòng nhiệt q ξ và q η hợp thành. Phân lượng mật độ dòng nhiệt theo phương ox và phương oz sẽ là: 7 ( ) () () () ⎪ ⎩ ⎪ ⎨ ⎧ ∂ ∂ ββλ−λ− ∂ ∂ βλ+βλ−= ∂ ∂ ββλ−λ− ∂ ∂ βλ+βλ−= ηξηξ ηξηξ x T sincos z T .cos.sin.q z T sincos x T .sin.cos.q 22 z 22 x (2.7) Phương trình vi phân dẫn nhiệt hai chiều qua thành ống phóng: zx T .2sin).( z T ).cos.sin.( x T ).sin.cos.( T .c 2 2 2 22 2 2 22 ∂∂ ∂ βλ−λ+ + ∂ ∂ βλ+βλ+ ∂ ∂ βλ+βλ= τ∂ ∂ ρ ηξ ηξηξ (2.8) Nhận thấy, quan hệ giữa ( λ ξ , λ η ) theo hệ trục chính của hệ số dẫn nhiệt và ( λ x , λ z ) trong hệ trục hình học của mô hình ống phóng như sau: ⎪ ⎩ ⎪ ⎨ ⎧ βλ+βλλ βλ+βλλ ηξ ηξ cos.sin.= sin.cos.= 22 z 22 x Phương trình (2.8) được viết lại: ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂∂ ∂ β β−β λ−λ + ∂ ∂ λ+ ∂ ∂ λ ρ = τ∂ ∂ zx T 2 .2sin 2 sin 2 cos zx 2 z T 2 z 2 x T 2 x c 1T (2.9) Có thể nhận thấy, khi β=0 0 hoặc β=90 0 thì phương trình vi phân dẫn nhiệt không dừng qua lớp composite tồn tại ở dạng: ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ λ+ ∂ ∂ λ ρ = τ∂ ∂ 2 2 z 2 2 x z T x T c 1T (2.10) Phương trình vi phân dẫn nhiệt qua thành ống phóng của lớp thứ k có c=c k , ρ=ρ k và với x=x k , z=z k được viết lại như sau: ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ∂ τ∂ λ+ ∂ τ∂ λ ρ = τ∂ τ∂ 2 k kkk 2 z 2 k kkk 2 x kk kkk z ),z,x(T x ),z,x(T c 1 ),z,x(T kk (2.11) 2.2.3. Điều kiện đơn trị: 2.2.3.1. Điều kiện đầu: T(x, z, 0) = T 0 (2.12) 2.2.3.2. Các điều kiện biên: - Điều kiện biên loại 3 tại mặt trong thành ống phóng: 8 )TT(n z T n x T n T tkhkhzxkh w kh −α= ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ + ∂ ∂ λ≡ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ λ (2.13) - Điều kiện biên loại 3 tại mặt ngoài thành ống phóng: () kknkkzxkk n kk TTn z T n x T n T −α= ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ + ∂ ∂ λ≡ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ λ (2.14) - Điều kiện biên loại 4 tại các mặt tiếp xúc giữa các lớp: 1k 1k1k k kk w zzxx w zzxx n z T n x T n z T n x T + ++ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ λ+ ∂ ∂ λ= ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ λ+ ∂ ∂ λ (2.15) 2.3. Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu composite: Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu composite được xác định thông qua hệ số dẫn nhiệt của các vật liệu thành phần và tỷ lệ thể tích giữa chúng: ⎪ ⎩ ⎪ ⎨ ⎧ λ + λ = λ −λ+λ=λ η ξ n n c c cncc V V 1 )V1(V (2.16) Mối liên hệ của hệ số dẫn nhiệt với nhiệt độ trong phạm vi nhiệt độ không lớn có thể lấy xấp xỉ bằng hàm tuyến tính: = (1 + .T); = λ ξ λ ξ0 β λ η λ η0 (1 + .T) (2.17) β 2.4. Quá trình tỏa nhiệt từ khí thuốc vào bề mặt thành ống phóng, hệ số tỏa nhiệt. Giá trị trung bình của hệ số tỏa nhiệt được trình bày dưới dạng phương trình đồng dạng: ( ) ( ) 2,0 kh 8,0 kh 2,0 kh 8,0 kh 8,0 khkh kh kh d V.p .A d V.p )f.( 021,0)x( α =⋅ μ λ ⋅=α (2.21) Kết quả bài toán nhiệt thuật phóng BT-0, xác định: v đ ( Tính giá trị trung bình bằng phương pháp Simson tổng quát: () τττ τ = ∫ τ d).(u.)(p )x( 1 V.p x )x( 0 t cd cđ,x kh t cđ τ ), p t ( τ ), p t (x), T Tính các giá trị: )( x ).(v)(u đ đx τ τ=τ ; l ∫ τ τ τ = )x( 0 kh cđ kh đ d.T )x( 1 T 9 [...]... hỡnh ó thit lp trong chng 3 l tin cy, c s tip tc phõn tớch, ỏnh giỏ ton din nh hng ca ti xung, nhit n bn ng phúng c trin khai trong chng 5 ca lun ỏn Chng 5 KHảO SáT, ĐáNH GIá ảNH HƯởNG CủA TảI XUNG, NHIệT ĐếN Độ BềN THNH ốNG PHóNG COMPOSITE 5.1 Tiờu chun bn vt liu composite: 19 Trong vt liu ng hng, tiờu chun bn ca vt liu c th hin qua ng sut chớnh Vi kt cu ng phúng lm bng vt liu composite bn vt... phúng Chng 3 TRƯờNG ứNG SUấT V BIếN DạNG THNH ốNG PHóNG COMPOSITE CHịU TảI XUNG NHIệT 3.1 Mụ hỡnh vt lý thnh ng phúng chu ti xung, nhit pt, T P, pt, T P, pt,T dt dn l Hỡnh 3.1: Mụ hỡnh vt lý ng phúng composite chu ti xung, nhit Mụ hỡnh thnh ng phúng c trng bi cỏc thụng s hỡnh hc v thuc tớnh c lý ca cỏc lp composite lm ng phúng Thnh ng phúng gm nhiu lp composite, tớnh cht vt liu mi lp c xột nh lp vt... mụ t chớnh xỏc hn ng x thc ca vt liu composite Vi mc ớch kho sỏt bn thnh ng phúng composite chu ti xung, nhit ng thi lun ỏn s dng tiờu chun bn cho vt liu composite ca Hill-Tsai c gii thiu trong [15] v [59] 5.2 Kho sỏt bn thnh ng phúng composite Khi ng phúng chu ti xung, nhit ca khớ thuc, vi s cú mt ca trng nhit, trng ng sut bin thiờn phc tp Ch s bn Hhsai ca lp trong cựng cú giỏ tr ln nht, ti vựng... ch s Hhill-tsai ti tit din z=0,015m 5.3.2 nh hng ca chờnh lch nhit trong thnh ng phúng: S chờnh lờch nhit gia cỏc lp trong thnh ng phúng l nhõn t quan trng dn ti s thay i t bin ng sut, bin dng S chờnh lch v giỏ tr ca Hhill-tsai khi ng phúng composite lm vic trong iu kin chu ti xung, nhit ng thi cú xu hng phõn b tp trung cỏc lp trong ca thnh ng Khi chờnh lch nhit gia cỏc lp cng ln ng sut nhit ti... ti v xut hai gii phỏp ỏp dng trong thit k ng phúng composite: - T l th tớch hp lý nm trong khong: 0,4 0,7 T l th tớch ti u l: =0,6 v ti nhit ti hn l 202oC - Cỏc phng ỏn XL.1 ([0/90/90/0]), XL.4 ([60/-60/60/-60]), XL.5 ([45/-45/45/-45]) l cỏc phng ỏn phự hp cú th la chn c khi thit k Trong ú, phng ỏn XL.5 ([45/-45/45/-45]) cú kh nng an ton khi chu ti xung, nhit cao nht nờn trong thit k c u tiờn s dng... c ch ra trong mc (2.7) ca chng 2 20 Hỡnh 5.5: th ch s Hhill-tsai theo chiu dy cỏc lp thnh ng phúng bin thiờn theo thi gian tỏc dng nhit ca khớ thuc 5.3 ỏnh giỏ nh hng ca ti xung, nhit n bn thnh ng phúng 5.3.1 nh hng ca ti nhit n bn thnh ng phúng: Trong trng hp kho sỏt bn ng phúng m khụng tớnh ti hiu ng nhit, tr s Hhill-tsai cú tr s ln nht l 0,6074 ti mt trong thnh ng phúng r1=0,030 (m) Trong khi... cựng v trớ, tr s ca Hhill-tsai trong trng hp cú xột n hiu ng nhit l 0,9724 Cú th núi, vi tr s Hhill-tsai ny, thnh ng phúng ó tim cn ti mc b phỏ hy Túm li, khi cú xột ti hiu ng nhit trong bi toỏn nhit n hi thỡ bn ca kt cu bng vt liu composite gim ỏng k Kh nng mt an ton ca thnh ng khi chu ti xung, nhit ng thi tng khong 36,5 % so vi khi ch chu ti ỏp sut 1 Khi chiu tai xung, nhiet dong thoi Chi s o H.hill-ts... phúng composite chu ti xung, nhit Nu t mụ hỡnh ng phúng trong bi toỏn n hi thụng thng, tc l ch xột ti tỏc tỏc dng ca ỏp lc khớ thuc lờn thnh ng thỡ ch cú cỏc lc mt v thng khụng cú lc khi Cỏc lc mt tỏc dng lờn phõn t theo phng phỏp tuyn ca cỏc mt (thng l ỏp lc khớ thuc), t ti trung tõm ca cỏc b mt phõn t v l tớch ca ng sut vi din tớch b mt Nhng khi cú xột ti hiu ng nhit trong trng thỏi chu ti xung,. .. lp Kt lun chng 5: 1 Khi cú xột ti hiu ng nhit trong bi toỏn nhit n hi thỡ bn ca kt cu bng vt liu composite gim khong 36,5% so vi khi ch xột ti ti trng l xung ỏp ca khớ thuc 2 Quy lut ph thuc ca ti nhit v ch s bn Hhill-tsai cho phộp xỏc nh kh nng chu ti xung, nhit ca ng phúng ng phúng bn trong gii hn ti nhit khớ thuc 115 oC, nờn chn t l th tớch nm trong khong 0,4 0,7 Ti nhit gii hn ln nht t c... dng c s lý thuyt nhit n hi vo mt hng nghiờn cu ca c hc cỏc phn t kt cu bng vt liu composite 3 Vic tớnh n ti xung, nhit ng thi ó lm cho cỏc phng trỡnh trong bi toỏn nhit n hi tr thnh cỏc phng trỡnh vi phõn o hm riờng khụng thun nht So vi khi ch xột ti trng l ỏp sut khớ thuc, bn ca kt cu ng phúng bng vt liu composite chu ti xung, nhit ng thi gim khong 36,5% Mụ hỡnh lý thuyt ny c trin khai tớnh toỏn ng . NHỮNG KẾT LUẬN MỚI CỦA LUẬN ÁN TIẾN SĨ Tên đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng xung, nhiệt đến độ bền của ống phóng composite cốt sợi sử dụng trong các tổ hợp phóng loạt . Chuyên ngành:. nghiên cứu cơ bản và bổ sung hoàn thiện. Đây là cơ sở để hình thành đề tài luận án: Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng xung, nhiệt đến độ bền của ống phóng composite cốt sợi sử dụng trong các tổ. thiết kế ống phóng composite. Đối tượng nghiên cứu: Là các ống phóng bằng vật liệu composite cốt sợi trong các tổ hợp phóng loạt làm việc theo nguyên lý vũ khí khí động. Phạm vi nghiên cứu: Luận