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题目:导弹弹性元件贮存失效机理模型及适用性研究

关键词:应力松弛,离散性,弹性模量,应力松弛模型,模型特征参数

  摘要

在种类繁多的弹性件中,铍青铜合金被广泛用来制造膜片、簧片、弹簧管等弹性敏感元件。导弹上应用广泛的继电器等器件属于长期贮存一次使用的产品,由于贮存时间远远大于使用时间,其工作可靠性与贮存可靠性有着紧密联系。铍青铜弹性件在贮存条件下应力松弛是其主要失效模式,目前针对铍青铜应力松弛机理模型研究大多未考虑材料本身以及工艺的离散性对模型特征参数的影响。针对国内铍青铜弹性件的工艺离散性现状,现有模型是否适用还有待研究。本文首先分析导弹继电器弹性件的贮存应力,得出导弹弹性件贮存状态的主要失效模式。分析讨论了国内外应力松弛模型Hook-Norton模型、广义Maxwell模型、Logistic模型以及多项式模型的特征参数及其适用范围。研究导致弹性件应力松弛失效的主要因素;采用工艺FMEA分析方法,确定造成弹性件机械性能离散的主要加工工艺;并重点分析热处理等工序对弹性件机械性能的离散性影响。分析弹性模量对继电器簧片使用性能的影响,并在国内弹性件工艺对弹性件机械性能影响的基础上,确定弹性模量为待分析的模型特征参数。在国内材料工艺可靠性研究的基础上,确定弹性件特征性能参数离散性表征方法,研究加工工艺的离散性对失效机理模型特征参数的影响;并设计加速试验予以验证分析上述研究的正确性。针对国内外片簧应力松弛研究现状,本文设计了悬臂梁加载的等应力标准松弛试样及可适时测量应力松弛过程中应力损失的加载测试装置。通过松弛动力学曲线分析和透射电镜分析等方法,研究环境温度等因素对应力松弛行为的影响,拟合分析Hook-Norton模型、广义Maxwell模型、Logistic模型以及多项式模型进行长时数据外推的可行性;利用TEM对应力松弛试验前后材料的微观结构进行了观察,较详细的研究了片簧的应力松弛性能和微观组织结构变化,从微观机理上解释分析了宏观曲线的变化。在考虑加工工艺离散性对弹性模量影响的基础上,经过对模型特征参数的修正,采用Maxwell模型可以较好的外推松弛剩余应力。并以导弹弹性件为例,给出模型适用性分析方法。