航天器中一种典型O形密封圈的有限元分析

对于有密封要求的航天器而言,O形密封圈在其中起到了至关重要的作用。文章首先对一种典型的法兰-O形密封圈结构进行合理的简化建模,然后利用有限元分析软件ABAQUS计算了特定压缩率下O形圈的力学性能参数,并讨论了摩擦系数、安装方式、法兰间隙、内压、温差等因素对密封性能的影响,对航天器密封接口的设计具有现实的指导意义。     

橡胶"O"形密封圈结构参数和失效准则研究

利用大变形、接触的非线性有限元理论建立了某固体火箭发动机密封结构的二维轴对称模型,用有限元软件计算出该结构在工作状态下的变形和应力。通过计算可知,在橡胶“O”形密封圈与上下法兰接触的位置产生最大的接触压应力,在密封槽槽口转角位置产生最大的剪切应力。对密封性能的各结构参数进行了分析,讨论了上下法兰张开间隙、初始压缩率、密封槽槽口及槽底倒角半径、密封槽宽、密封圈材料等典型参数的影响:上下法兰张开间隙、密封圈的初始压缩率对最大接触压应力的影响较大,而密封槽槽口和槽底处倒角半径对剪切应力影响明显。三维壳体结构的有限元分析结果表明,上下法兰在内压作用下产生不均匀的张开间隙,体现了三维结构的特点。不均匀的张开间隙与二维轴对称结果对比可知,以最小间隙作为设计间隙,二维轴对称分析模型可取代三维模型来分析该结构的密封性能。最后,确定了“O”形圈密封结构的最大接触应力和剪切应力失效准则。     

长寿命航天器结构密封性能仿真分析研究

硅橡胶密封圈的力学性能会随着工作时间的增加而发生退化,本文首先初步分析硅橡胶的热氧老化机理,然后对硅橡胶材料在热氧加速老化试验前后的特性参数进行分析对比,并借助非线性有限元分析软件ABAQUS对由该种材料制成的O形圈老化前后的最大接触应力等力学参数进行分析计算,最后讨论了这些参数变化对结构密封效果的影响。本文的研究结果可为长寿命密封圈设计提供参考。     

注塑模具设计中的参数化

论文是基于三维软件UG,探讨在该软件模块moldwizard中参数化设计的运用.通过分析参数化设计在UG注塑模中运用的灵活性,分析在塑料件的参数发生变化后UG注塑模模块moldwizard中自动发生的变化来探讨三维软件中参数化设计的快捷、方便和准确.     

基于Pro/E平台的诱导轮参数化造型软件开发

阐述了诱导轮参数化三维造型的意义和现状,应用自主开发的PIND-2D软件进行诱导轮的二维水力设计,并分析了诱导轮三维造型结构特点。在此基础上,采用C++编程语言,在Pro/TOOLKIT环境下对Pro/E进行二次开发,并采用动态链接库方法实现程序与Pro/E和MFC之间的数据接口,成功开发出了诱导轮参数化三维造型软件,提高了诱导轮设计的效率和质量。     

基于Abaqus的往复运动中双道O型圈密封性能分析

建立了双道O型圈密封的轴对称模型,采用施加轴向位移的方式模拟O型圈的预装过程,利用Abaqus的压力渗透加载方式动态地寻找密封面的临界点。仿真模拟了O型圈的预装过程、介质加压过程和往复运动过程,研究了介质压力、往复运动速率对O型圈密封性能的影响。结果表明,在预装过程开始的很短时间内,Mises应力便出现峰值,然后回落,随着介质压力的增大,O型圈内Mises应力、接触应力、接触宽度和动摩擦力都会相应增大,双道O型圈在静密封和动密封中均能保持很好的密封性能。     

修改设计的SRB对接处进行全尺寸试验

美国锡奥科尔公司已经开始对它修改设计的航天飞机用固体火箭助推器(SRB)全尺寸(指全直径)现场对接处进行试验。液压试验 使用新的金属撞钩并装有测试仪器的SRB试验壳体己进行了液压试验,试验结果表明,在对接处旋转的情况下,O形圈密封区的开度小于0.25毫米,而原设计的O形圈密封区的开度是1.0～1.2毫米。试验     

基于Patran二次开发的星形药柱结构分析与设计

为了分析药形几何参数对星形药柱固体发动机结构完整性的影响,在有限元软件MSC.Patrar/Nastran平台上,用Patran的二次开发工具PCL(Patran Command Language),建立了典型星形药柱参数化模型,分析了温度和内压载荷作用下星形药柱最大Von Mises应变随几何参数的变化规律,通过调整几何参数,对低温工况下某星形药柱进行了结构设计.结果表明,星形药柱的星角系数和沟槽深度对其结构完整性影响较大,通过对这两个参数的设计,可使药柱在低温工况下不出现裂纹.所提出的方法和相应结论可为固体发动机设计提供参考.     

空间环境模拟设备低温系统研制中的软件应用及参数化驱动设计

为提升空间环境模拟设备的设计效率和用户体验度,针对北京卫星环境工程研究所成功研制或正在研制的地面产品,运用CAD/CAE软件对其低温系统进行三维建模和仿真分析;依托Inventor软件进行二次开发,设计了一款专门的空间环境模拟设备数字化集成设计平台。通过对专业模型参数化驱动技术的研究,给出热沉系统参数化的各主要节点和驱动设计流程,并验证设计流程的有效性。最后,对氮系统的零件库动态扩充进行了探讨。     

低温安全阀密封设计研究

低温安全阀是一种自动阀门。正常工作时低温安全阀应能在长期超低温环境下利用自身的弹簧力形成良好的密封,但由于密封材料在低温环境发生不可避免的变形导致阀门容易出现泄漏。为了解决上述问题,根据低温安全阀的设计要求提出密封结构方案,并运用ANSYS有限元软件对低温安全阀结构方案、锥面密封结构等进行了数值仿真和应力分析,研究了密封块与阀座之间夹角、密封面锥角和密封中径对密封面接触应力和密封块强度的影响,并从中得出了低温安全阀密封材料的材料选择、密封结构的设计规范和关键尺寸的设计准则,根据该规范设计加工出的低温安全阀通过了标准规定的常温和低温试验,满足设计要求,该阀门已应用于液化天然气、空分、乙烯等工程领域。     

流体动压密封设计

基于有限元Matlab软件平台对流体动压密封进行了计算机数值仿真分析与计算,研究了流体动压密封动环对数螺旋槽半径和螺旋角与流体动压密封开启力和泄漏量之间的关系,得出了流体动压密封设计准则;通过激光打标工艺试验得出了激光打标刻蚀对数螺旋槽的工艺规范,采用该工艺规范加工出的对数螺旋槽动环满足设计要求。流体动压密封介质运转试验结果表明:流体动压密封有限元Matlab计算机数值仿真分析与计算是合理的,流体动压密封设计和工艺规范是正确和有效的。     

液体火箭发动机超高转速泵浮动密封环研究

浮动密封环作为非接触式液体间隙密封，具有密封压差大、泄漏量较小、能自动调心和对中、理论上无磨损、对转子有辅助支撑作用等优点。但它在工作时受力状态很复杂，液膜形成和最小液膜厚度的大小受到许多因素的影响，泄漏量的计算与普通工作状态有较大的差别。本文通过对一些重点因素的分析研究，结合产品在不同工作转速和介质中的试验情况，提出了浮动环的工作模式，确定了最小液膜厚度和泄漏量的计算方法和在结构设计和产品生产过程中应重点考虑的问题。     

基于金属密封垫圈非线性变形仿真的预紧设计

为确保密封结构能有效阻止箱体内部介质的泄漏,要求密封面具备一定的密封比压,即通过施加合理的拧紧力矩来控制密封件的压缩量。目前主要采用试验方法验证一系列拧紧力矩下的密封效果,从而获取临界力矩值并确定可靠的拧紧力矩设计值。文章基于试验经验做出了合理的假设以建立简化的非线性有限元分析模型,对金属垫圈在压紧力下的塑性变形进行仿真,通过金属垫圈发生临界变形量的压紧力反推出拧紧力矩的临界值。该方法获取的临界力矩值与试验方法相近,可以有效地提高设计效率,降低试验成本。     

光刻技术在流体动力密封研究中的应用

主要介绍了流体动力密封螺旋槽动环光刻工艺的特点、原理、工艺过程、工艺流程、槽深控制方法以及应用情况，提出了采用高能束流刻蚀螺旋槽动环的新途径．结果表明，采用标准MEMS光刻工艺技术和化学铣切工艺技术，可加工出满足设计要求的螺旋槽动环．     

液体火箭发动机涡轮泵密封组件静力学特性

为了提高液体火箭发动机涡轮泵端面密封的气检合格率,开展了密封组件的静力学特性分析。采用有限元法建立了密封端面接触分析模型,针对石墨环装配过盈量、弹簧刚度偏差与气检压力3个方面进行了仿真计算,获得了端面变形量和密封压力分布的变化规律。计算结果表明:在0.13 mm过盈量下,石墨环上端面高度差为7.2μm;弹簧刚度偏差量变化引起的动静环端面压力分布最大差值约0.1 MPa;在气检过程中密封端面呈环形的压力分布。     

飞船舱门组件反向加压试验技术

文章介绍了飞船舱门试验件在真空环境下反向加压的漏率检测技术以及密封圈处于不同压缩量下的压紧力测量方法,并重点介绍了试验方案设计和试验结果的分析.     

液体火箭发动机涡轮泵机械密封磨损机理研究

对比分析了机械密封静环端面原始表面和磨损表面形貌,得到了磨损形式和内外径磨损差异;仿真分析了密封端面接触应力及温度场,分析了转速、介质压力等条件对端面接触应力和温度场的影响;探明了端面接触应力和温度变化对磨损性能的影响,阐述了机械密封的磨损机理。     

高压载荷下旋转动密封结构转动力矩分析

对于高压下的旋转密封结构,开展O型橡胶圈的摩擦力矩影响因素分析,同时对摩擦力矩的近似解析算法和有限元算法进行计算对比,分析近似解析算法方法产生误差的原因,并利用地面压力容器试验装置进行计算结果的验证,得出近似解析算法仅适用于低压环境,而有限元计算结果对高低压环境均适用。     

两相流环缝塞式喷管理想型面的设计方法

目前固体火箭发动机塞式喷管没有成熟的理论设计方法,设计方法需考虑两相流因素和极限粒子流线的几何约束。在常滞后两相流假设下提出改进的Angelino理想型面法设计两相流环缝塞式喷管,证明了常滞后两相流中的普朗特-迈耶函数关系式,并给出了最终设计公式。用F luent软件计算了改进法设计的喷管型面性能。算例结果表明,与未考虑两相流效应的纯气相理想型面相比,该法设计的型面长度缩短近33%,推力增大约1%,证明了提出常滞后两相流假设的合理性及改进法设计两相流环缝塞式喷管的有效性。