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红外整流罩纯热应力分析

江宏 林宇

江宏, 林宇. 红外整流罩纯热应力分析[J]. 红外技术, 2021, 43(3): 292-298.
引用本文: 江宏, 林宇. 红外整流罩纯热应力分析[J]. 红外技术, 2021, 43(3): 292-298.
JIANG Hong, LIN Yu. Infrared Dome Pure Thermal Stress Analysis[J]. INFRARED TECHNOLOGY, 2021, 43(3): 292-298.
Citation: JIANG Hong, LIN Yu. Infrared Dome Pure Thermal Stress Analysis[J]. INFRARED TECHNOLOGY, 2021, 43(3): 292-298.

红外整流罩纯热应力分析

详细信息
    作者简介:

    江宏(1980-),男,硕士研究生,助理工程师,研究方向:光电系统工程,E-mail: 2790379510@qq.com

    通讯作者:

    林宇(1972-),男,研究员级高级工程师,博士生导师,主要从事光电领域方面的研究,E-mail: lwlinyu@163.com

  • 中图分类号: TN214; TJ762

Infrared Dome Pure Thermal Stress Analysis

  • 摘要: 高速红外制导战术导弹飞行时,气动热(qw)剧烈,qw作用于导弹红外整流罩上,产生的热应力σ是导致整流罩热炸裂的主要因素。针对此问题,在导弹整流罩早期研制阶段,对于整流罩选材和能否进行下一步约束状态研究模拟整流罩固结导弹金属壳体实际工作状态,提出一种简单快捷的判别方法,红外整流罩纯热应力σ纯热分析。将自由状态整流罩受到温度梯度▽T引起的σ纯热从叠加位移约束WΓ引起更大的σ中剥离出来,抛开WΓ的影响,单独分析较小的σ纯热,进一步抓住引起整流罩热炸裂的主导因素。结合双色透波需求,以硫化锌ZnS红外整流罩为例,进行σ纯热仿真分析,ZnS材料强度极限σmax大于σ纯热,判定整流罩可以进入约束状态研究。经约束WΓσ试验验证,整流罩未炸裂,佐证此方法为整流罩选材提供一种快捷判断。
  • 图  1  红外整流罩示意图

    Figure  1.  Infrared dome diagrammatic sketch

    图  2  红外整流纯热应力σ纯热与热应力σ示意图

    Figure  2.  Infrared dome pure thermal stress and thermal stress diagrammatic sketch

    图  3  微约束示意图

    Figure  3.  Micro constraint diagrammatic sketch

    图  4  整流罩轴对称示意图

    Figure  4.  The schematic diagram of dome axial sketch

    图  5  整流罩等温分布图

    Figure  5.  Dome isotherm to be distributed graph

    图  6  整流罩等应力分布图

    Figure  6.  Dome isostress to be distributed graph

    图  7  ZnS整流罩约束σ冲击实物图

    Figure  7.  ZnS Dome to be shocked by σt object graph

    表  1  双色红外整流罩材料光学性能与力学性能(厚度2 mm)

    Table  1.   Double wavelength infrared dome material optical and force property

    Material Transmissivityτ Ultimate strength σmax /MPa
    ZnS Mediumwave: 72%,
    Longwave: 72%[10]
    100[11-12]
    ZnSe Medium wave: 74%,
    Long wave: 74%[10]
    70[11]
    CVD
    Diamond
    Medium wave: 71%,
    Long wave: 71%[11]
    ≥300[11]
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    表  2  ZnS热物性参数

    Table  2.   ZnS thermal properties of matter parameter

    Elasticity E(GPa) Coefficient of Linear expansion α(10-6/K) Poisson Ration μ Thermal conductivity λ(W/m·K)
    96.46[13] 6.8[21] 0.3[13] 17[7]
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-12-07
  • 修回日期:  2021-01-31
  • 刊出日期:  2021-04-02

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