球锥组合体在热外压作用下的稳定性
章凌王立朋
莫怡华
（北京字航系统工程研究所，北京100076）
文摘球维组合体作为飞行器头部，热外压稳定性是结构设计的主要问题。本文对薄壳结构进行稳定性分析，将临界外压的有限元计算值与试验修正的理论值进行对比，获得有限元分析的修正系数为0.8；然后采用数值和试验相结合的方法、并考虑材料力学性能的温度效应，对复合材料球维组合体在热外压载荷下的稳定性进行研究，高温下材料性能遥化对临界载荷的影响显著，加热不均匀对临界载荷电有一定影响，线胀系数对临界载荷的影响很小。
关键调复合材料，球维组合体，热外压载荷，稳定性
Stability Research of Blunted Cone-Flare UnderThermalLoadandExternalPressure
Zhang Ling
WangLipeng
MoYihua
(Beijinglnstitute of Space System Engineering, Beijing, 100076)
AbstractAs the head of an aircraft, the blunted cone-flare undergoes thermal load, extemal pressure in super-sonic flow, and the stability are most important issues in the structural design. In the paper, the stability of thin-walled structure is researched. First, the correction factor of FEM simulation is O. 8, which is obtained by comparing the FEM critical load and the test-corrected theoretical solutions. Then, the themo-stability of composite blunted cone-flare under thermal load and extermal pressure is analyzed by combining FEM and test, and considering the mate-rial mechanical characters under different temperatures.
AbstractBlunted Cone-flare，Thermal load and extermal pressure，Stability
0引言
飞行器在大气层中超声速飞行时，端头承受着严酷的气动力、气动热载荷。气动载荷与飞行马赫数、飞行攻角、结构锥角有关，可以由工程算法(1-2]或数值方法获得。结构前端驻点的热流载荷最恶劣，与/R成反比（R为前缘半径），半径增大时热流减小，因此大气层内高超声速飞行器头部一般采用球壳结构，并采用锥壳与后端连接。另外，为了实现飞行时与地面实时通讯，需要保证飞行器头部的透波性，金属材料和碳纤维复合材料均不能满足要求，可以采用玻璃纤维复合材料。
球壳和锥壳在航空航天领域已经被广泛应用，外压作用下的稳定性间题已经进行了大量研究[3-5】。薄壁光球壳和薄壁光圆锥壳的临界外压理论解可以由小挠度理论获得{6】，然后根据试验确定修正系数。
收稿日期：2012-05-14
但是小度理论在工程设计中存在局限性，一方面厚壳结构在外压作用下的变形不满足小挠度理论的基本假设，另一方面小挠度理论无法考虑热载荷作用下材料力学性能的下降，因此需要采用数值方法进行研究。目前复合材料热外压稳定性的数值分析也面临着多重困难：首先，由于材料性能、结构尺寸都具有不确定性，临界外压的数值计算值与试验值存在一定差距，需要确定试验修正系数；其次，严酷的热载荷导致材料力学性能严重降低，从而导致结构的承载能力大幅降低，但是目前无法获得精确的、可重复的材料高温力学性能和热物性参数；再次，根据实验室小试样有限次数的试验结果，向工程实际中大尺寸结构的外推尚缺乏统一、可靠的模型。
本文首先对薄壳结构外压稳定性进行分析，将试验修正的小挑度理论解与数值计算值进行比较，从而
作者简介：章凌，1985年出生，硕土，研究方向为结构强度分析。E-mail；mr，zhanglinggmail.com
宇航材料工艺http：//www.yhelgy.com2012年第4期万方数据
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