大型真空容器结构设计中的有限元分析与应用

真空容器是大型空间环境模拟器的主体结构系统。文章在分析了真空容器系统结构及其设计方法的基础上,以某大型空间环境模拟器真空容器系统设计为例,探讨了有限元法在真空容器设计中的应用。工程实践表明,利用有限元法对大型空间环境模拟器容器系统进行分析设计,可以解决复杂载荷下的结构应力计算,优化真空容器的局部结构,提高容器系统可靠性和经济合理性。     

真空容器大门法兰结构设计及优化

真空容器大门法兰是空间环境模拟器容器系统实现真空密封的关键件。根据功能要求和结构特点,文章分析了真空容器大门法兰的应力状态和强度设计方法。在此基础上,建立了大门法兰优化设计模型,应用有限元法对不同结构模型进行分析和评估,确定了大门法兰的改进设计方案。工程实践表明,通过对大门法兰进行优化设计,提高了结构设计质量,使大型空间环境模拟器容器更为合理、可靠和经济。     

KM5A真空容器屈曲稳定有限元分析

文章从线弹性屈曲分析基本理论出发,应用有限元特征值屈曲的分析方法,对KM5A真空容器分6种工况进行了屈曲稳定研究,计算其临界载荷系数和临界载荷,通过对不同工况下屈曲波形图的比较分析,得到了影响薄壳稳定性的因素和提高薄壳容器稳定性的途径.     

基于FEA的某真空容器封头结构的强度评定

封头是真空容器的重要组成部分,文章采用有限元法建立了某大型立式真空容器封头与圆筒体连接段的模型,利用ANSYS分析软件对球冠形封头与筒体的几种连接方案作了系列计算,并进行了应力分类及强度评定。在满足设计要求的情况下从几个改进方案中找出优化设计结构,提高了结构设计质量。有限元分析结果为封头的结构设计与制造提供了理论依据与技术支持。     

某导弹弹性减振结构可靠性计算与分析

结构强度的可靠性设计，在型号的研制生产中具有重要的地位，但往往容易被所视。根据结构的载荷、材料性能、尺寸，并按强度设计规范的要求选取安全系数后进行结构设计，是保证结构可靠性的重要环节。通过对某导弹弹体单机的减辱结构受力分析，对应力与强度的变差系数、安全系数、可靠性系数进行了计算，进而给出了可靠度。根据计算结果， 提高结构可靠度的有效技术途径，确保了该结构的安全性和可靠性。     

半硬式平流层飞艇龙骨结构设计与有限元分析

文章基于内部带有龙骨的半硬式平流层飞艇的结构设计,应用ANSYS有限元分析软件建立了龙骨的计算模型。对约束条件以及结构单元参数进行了分析,得到了龙骨结构在重力载荷作用下的应力和变形。计算结果符合结构设计规范的要求,可以为半硬式平流层飞艇的结构设计提供参考。     

空间站梦天载荷舱结构设计与验证

针对天宫空间站梦天载荷舱提出了采用一种含大开口的半硬壳铆接结构，实现了结构承载、载荷进出舱及载荷试验平台一体化设计。采用数值仿真的方法，考虑主动段飞行及地面整器起吊载荷等因素的影响，进行了结构强度迭代分析，识别结构的潜在薄弱环节，并开展针对性的局部结构验证试验。最后，设计并建立大开口结构的全工况静力试验平台，开展载荷舱整舱静力试验。数值计算与试验所得结果吻合较好，验证了载荷舱大开口结构设计的正确性。载荷舱结构的设计方法及验证思路可为其他飞行器结构提供参考。     

某发动机壳体强度与稳定性分析

分析了某发动机燃烧室壳体飞行中的载荷，采用二向应力状态分析方法，对强度进行了计算，并对其稳定性进行了分析计算。     

真空低温环境用大口径轻量化椭圆平反镜设计

文章介绍了真空低温环境用大口径轻量化椭圆平反镜的结构设计、轻量化设计。并针对椭圆平反镜的装卡特点、使用环境,利用有限元分析技术分析了椭圆平反镜在力载荷、温度载荷作用下的变形。根据计算结果和使用情况给出了反射镜的设计结论。     

强度计算中的边界条件

力学中的边界条件对结构的强度和刚度有着十分重要的意义，在结构的应力，变形和稳定性计算时，应针对不同问题的受力情况和不同的支承情况来选取边界条件。文中给出了固支，铰支和弹性支持等边界条件相对应的支承情况以及稳定性计算中的支持系数，可供结构设计和强度工作者参考。     

宽量程真空规校准装置的性能研究

文章研制了一种新的真空规校准装置,复合采用了动态比对法、静态比对法和静态膨胀法,满足了拓宽量程的需求。该装置可以对量程在1×105～5×10-4 Pa范围内的各类真空规进行校准,具有结构简单、操作方便、检定效率高、实用性强的特点,尤其适用于大量常规校准。装置本底压力、压力稳定度、静态膨胀容积比等主要技术指标符合国际标准化组织和国内有关真空标准的规定。     

卫星真空烘烤试验方案及验证

为降低非金属材料在试验中大量出气及产生的分子污染,文章从非金属材料挥发和凝结特性、国内外卫星真空烘烤试验的实施现状等方面进行分析,提出了卫星热真空试验前进行真空烘烤试验的方案,方案中给出了试验剖面、试验温度、试验时间以及试验压力等参数要求。在某卫星上的试验验证结果表明,该方案合理可行,有效改善了星内真空度,降低了星内污染。完成真空烘烤后的卫星在热真空试验中未发生射频组件低气压放电现象,说明真空烘烤试验能够有效防止对真空度和分子污染敏感的设备在试验中可能产生的故障。     

变推力发动机高模试验真空压力测量技术研究

变推力发动机高空模拟试验中真空压力是关键参数,对于76 km高空环境试验系统,真空压力测量的准确性是判断发动机能否点火的重要依据。重点介绍了真空压力测量技术在承担76 km高空环境试验中的应用,研究了试验环境下高真空计的分段测量,以及真空计的安装工艺、测量工艺和现场校准技术,实现了76 km真空压力的准确测量。     

三种新型真空容器大门运行机构的设计

真空容器大门运行机构根据大门类型、尺寸、使用场地情况及用户的不同要求选择不同的结构形式。近年来我们公司为了不断满足市场的需求,组织专门力量开发了各种新型大门运行机构,取得了非常好的效果。文章介绍了3种真空容器大门运行机构的工作原理、设计思路以及结构组成,可供真空容器设计者参考借鉴。     

宇宙真空测量的理论与技术

在行星上和在航天器上测量行星表面同一时刻、同一位置的大气密度,会得到不同的测量数据,必须经过坐标系转换把航天器上的测量数据转换成行星坐标系的数据才可和地面观测数据比较。文章系统地归纳了宇宙真空测量的理论与技术,改正了相应的坐标转换公式,对之进行了合理性讨论,推导出分子流密度和大气压强的转换公式并建立了地面校准宇航速度定向分子流压强及压强的模拟理论,形成了比较完整的宇宙真空测量理论体系。从该理论体系出发,提出了宇宙真空测量技术方案的建议。     

航天器密封舱真空热试验用压控系统设计与实现

带有密封舱段的航天器在进行真空热试验时,经常需要对密封舱内压力进行调节控制。压控系统具有泄压、复压、稳压功能,可以实现密封舱内压力调控的目的。文章详细介绍了某型号真空热试验用密封舱压控系统的结构原理及设计方法,同时解决了真空低温环境下真空管路的隔热与密封难题。通过模拟测试对系统主要指标进行了验证,结果表明系统能够满足试验要求。     

用于真空低温环境的热像仪设备舱方案设计和分析

为实现热像仪在真空低温环境下对目标红外辐射的测量,设计了热像仪设备舱。该舱主要包括机械结构与电气系统,可为热像仪提供温度可控、压力基本恒定的环境。其中,机械结构实现热像仪的结构支撑和密封,电气系统实现舱内的温度控制以及压力监测。文章运用有限元软件仿真分析了温度控制系统可实现的控温范围,并用试验方法验证了仿真分析方法的可靠性;还对设备舱的压力变化及密封圈所需的预紧力进行了估算。分析表明该设备舱能够为热像仪在真空低温环境下提供正常的工作条件。     

球形轨道分子屏极高真空系统的抽气方程

地面真空系统中,气体处于封闭的真空容器内,达到平衡状态时,压力 P 与抽速 S 的关系是:P=OIS;轨道分子屏极高真空系统是开放的(或者说具有部分真空容器),相应的抽气方程应该是怎样的形式呢?文章提出了一个物理模型,推导出了球形轨道分子屏极高真空系统的抽气方程。     

真空热试验中闭环温度控制参数分析

为了满足航天器真空热试验温度控制的新要求,文章通过对控制参数与温度控制设定目标值之间数值关系的分析与研究,得出通过电阻性加热器加热、以辐射换热为主要加热途径的温控系统对象,最优比例参数Kc值与目标设定温度成近似正比关系,积分参数Ti值可取固定值,微分参数Td对控制动态品质影响可忽略。具有上述特性的系统可使用参数寻找方法:即在真空热试验之前通过热响应曲线套用公式确定该对象的数学模型,然后使用数值分析的方法,寻找最优的PID参数。通过这种预先估计PID控制参数方法,可以改善电阻特性类控温系统的控制品质。