复合材料枪架的结构设计.设计原理与方法钢质大口径机枪枪架是薄壁锥形细长管,截面形状为圆形和方形(后架杆),架杆上端焊接与托架相连的接头,下端焊有地面支撑的驻锄,架杆总重612kg.为了适应复合材料成型工艺的要求,例如上端连接件和驻锄都无法采用焊接工艺。
因此整个结构需重新设计,它包括以下几个方面1上端连接件设计;o驻锄承插头设计;杆体截面尺寸及铺设角设计。1和o主要设计连接方式和根据载荷确定粘接面尺寸,以确保粘接牢靠且结构最轻;主要根据复合材料各向异性和材料可设计性的特点,利用经典层合板理论确定铺设角和最小截面尺寸以满足枪架结构对纵向刚度的要求。复合材料架杆杆体采用碳纤维连续缠绕成型工艺制备,因此可把架杆视为反对称均衡叠层的薄壁梁来处理,其分析与层合梁相似。
假设层板沿管轴方向的杨氏模量为E01,薄壁梁面积惯性矩为,则架杆的弯曲刚度为E01I,通过选择铺层设计和缠绕角,采用等刚度设计的方法,保证复合材料架杆的抗弯刚度不小于钢质枪架,设计结果与讨论根据以上所述方法和公式,编制计算程序,计算出架杆抗弯刚度与铺设角H和截面积的关系,随着铺设角的增大,抗弯刚度迅速下降,铺设角超过30b时,下降的速度减慢;另外,在铺设层数增加时,抗弯刚度有所增加,但铺设角超过50b时,增加的效果并不明显。
因此,在选择铺设角时应尽可能地选择小角度缠绕,这样,一方面可以增加38纤维复合材料2000年抗弯刚度,另一方面可以在保证具有相同的抗弯刚度的同时,减少铺层数,使架杆的截面外尺寸减小,更有效地减轻质量。