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探讨导航仪表在复合产品上的实践

浏览次数:1014发布日期:2013-07-22

微观弹性应力应变关系式为:E=R(1+G)/E其中,G为泊松比。可见此变形随材料弹性模量E提高而线性下降。复合材料零件的变形为铝合金的70%。力学形变的下降可减小碰撞概率。平台惯性仪表的发展方向是高精度、小型化,构件趋于薄壁复杂,各环架装配紧凑,间隙很小。虽然结构设计经过了应有的力学计算,但碰撞概率依然是不可忽视的。在某平台惯性仪表零件有限元力学分析中,根据例试条件计算出ZL101A构件zui大变形Lm达2.5mm,而间隙Lr为2.8mm。系统虽通过了例行试验,碰撞概率Up显然需要考虑,因为超出例试的力学环境条件也以一定碰撞基本概率Ue存在。假设超出例试力学范围的事件以高斯正态分布。

从而产生蠕变。采用含陶瓷增强相的MMCs可明显减小此变形。温度形变小惯导平台设有温控系统,关键组件工作温度在50e-70e;捷联惯导系统则温度变化范围较大,为-10e-50e。结构件生产、检测和装配环境温度为20e-30e。结构件各部位厚度的不同、结构不对称性引起热膨胀量差异,产生基准面之间形位精度变化。平台式惯导系统的标定温度与工作温度基本一致,而捷联惯导系统则可能产生20e的标定环境温度与使用工作温度差,基座的变形需要考虑。复合材料在这方面较铝合金有明显优势,两者热膨胀系数分别为15@10-6/K(20%SiCp/Al)(体积分数)和23@10-6/K(ZL101A),前者变形较后者小30%。通过对铝合金和MMCs做温度循环后形变试验,证明在同等条件下,铝合金尺寸变化大于复合材料(7%增强体)一倍以上。

  在铸件选取安全系数ns为2.6时,3R(均方根)覆盖99.7%的概率(超出Lm变量x>0)。对于铝合金,碰撞概率Pn1=3R(Lr-Lm)/(ns-1),不发生碰撞的数学期望值由下式表示:5(n)=1R2PQ0.56R0e-(x2/2R2)dx=0.42(1)在铝合金零件中,碰撞概率Up1=<1-5(n)>Ue=0.58Ue惯导系统力学环境试验规范是根据力学计算、仿真和试验数据而制定的,由于各种条件限制,取得与实际工作环境一致的数据很困难。另外,为适应小型化发展,一些飞机用惯性仪表被用于力学环境恶劣的导弹,这都可能增加Ue和碰撞这种小概率事件的概率。如某通过地面例试的产品在飞行试验时却不能正常工作就是此概率的体现。需要指出,以上计算是基于惯性仪表以全概率(3R覆盖99.7%的概率)通过了例试。如果飞机用惯性仪表被用于导弹,力学动态范围的扩大将产生一个概率损失Us,Ue将变为(Ue+Us),使Up增大。对于复合材料碰撞点后移至:Pn2=2.2R,Up2降低为0.04Ue。可见,提高结构件刚度指标是一种有效的解决途径。

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