球头-锥面连接结构非线性接触分析

文章采用大型有限元分析软件ANSYS,对球头一锥面连接结构在“安装”状态的密封情况进行接触分析,研究了密封面上的接触应力和密封面积随拧紧力矩的变化规律,得出了接触面上的应力、应变的峰值和分布情况,提出了安全拧紧力矩的存在范围,为此类结构的设计和装配提供了一种新的分析方法。     

卫星推进分系统发动机螺接头漏率变化规律试验研究

密封并充压后的球头-锥面螺接密封结构的漏率不稳定。文章采用卫星推进分系统管路的模拟件,通过搭建试验平台对发动机螺接头加压后的漏率变化规律进行研究。试验结果表明,螺接头漏率随时间呈现4种变化趋势,但漏率值最终均趋于稳定,同时对其中的影响因素进行了分析。     

球面密封结构的漏率预估

球面密封结构是国内卫星推进系统管路中经常使用的密封结构,其工作性能直接关系着卫星的在轨安全。针对球面密封的密封机理,通过非线性有限元法分析了安装条件下的密封状态。在此基础上,研究了泄漏气流的流动状态,结合Roth模型建立了分子流状态下的漏率计算模型,得出了泄漏漏率和拧紧力矩、表面粗糙度的对应关系,对检漏条件下结构的漏率进行了预估。在理论计算的同时,通过实验证明了漏率预估方法的准确性。     

球面型管路连接件密封性能分析及力学性能测试

针对火箭发动机推进系统管路中广泛使用的球面密封结构,选取四节点四边形板单元PLANE182作为基准单元对管路连接件进行有限元计算,得出管路连接件的应力场、应变场以及位移场的函数表达式,分析了其密封机理,讨论了弹塑性变形对金属密封的重要作用.在此基础上,采用非线性有限元法对接触单元进行了弹塑性分析和接触分析,并对管路连接件进行了耦合接触分析,在ANSYS平台上对耦合接触体进行了力学性能测试,详细分析了管路连接件的位移、应变和应力分布状况.     

高压管路透镜垫连接件结构分析

透镜垫联接件作为高压气体管路的重要零件之一,其密封性能关系到气体增压系统能否安全可靠地工作。本文通过连接结构力学分析,对透镜垫结构进行了密封计算并校核了螺栓强度;同时,采用接触非线性有限元方法进行了数值分析,得出了在不同拧紧力矩下的接触面上等效应力和变形分布情况,以及拧紧力矩和密封宽度、密封面积的对应关系。理论分析和数...     

自紧式K形金属密封组件密封特性研究

K形金属密封是液氧/煤油发动机液氧管路系统中经常使用的金属密封结构,其密封性能关系着发动机能否可靠工作.针对自紧式K形金属密封组件,采用非线性有限元方法,基于局部理想粗糙度等效简化,研究了密封机理.仿真结果再现了密封接触面的形成模式,论证了“压力自紧式”密封特征和可重复使用特性,并以密封接触面积和平均接触应力为指标,获得了密封性能与拧紧力矩的敏感性关系.     

软金属密封结构密封性能数值仿真研究

针对液氧煤油发动机管路中广泛应用的软金属密封结构,采用单边接触模型和材料弹塑性模型相结合的方法,通过有限元软件Nastran隐式非线性模块对其进行数值仿真。得到并分析了结构应力、位移及接触应力等相关参数。结果表明,软金属密封结构在45 MPa内压下,结构强度满足使用要求,密封面接触应力大于300 MPa,密封安全系数大于1.67。     

GTO卫星飞行温度预计方法与在轨验证

为了提高GTO轨道卫星温度预计的准确度,文章建立了卫星瞬态热分析模型。针对GTO特定工况,采用时段平均当量法模拟太阳翼变化规律供电时仪器间断工作热耗,并在整星热分析中应用PSCHG函数模拟贮箱推进剂相变换热以及推进系统管路温度预计方法等,准确地预计了GTO卫星在轨瞬时温度及变轨期间推进系统温度,验证结果表明：温度预计值...     

减压阀球头磨损故障分析及改进

针对某型减压阀主弹簧座球头磨损的问题,利用仿真和试验相结合的方法,分析了减压阀球头磨损的故障机理,计算了不锈钢2Cr13不同硬度组合下球头的应力与应变,结果表明现有结构存在应力超高的问题。同时对金属材料配对副磨损进行研究,从减小接触应力和避免黏附磨损的改进思路出发,提出了改进措施,通过磨损对比试验验证,确定了减压阀的最...     

某固体火箭发动机推力向量控制系统接头接触性能分析

以某固体火箭发动机推力向量控制系统摆动接头的单珠承载试验模型为计算模型,采用摩擦接触问题的Lagrange乘子法与弹塑性耦合的有限元理论,计算分析了摆动接头阳球试件在不同强化层厚度下的接触应力、变形及破坏机理;为降低系统摆动力矩,同时考虑大尺寸球面的表面强化和加工工艺,提出了满足接触性能的阳球表面强化层为1～1.4mm...     

应力松弛对球头密封结构漏率影响的分析

在球头密封结构检漏过程中,漏率会随时间的变化而逐渐增大。文章为合理解释这一现象,首先给出了一个计算球头密封结构漏率的理论公式;其次,结合应力松弛模型给出了球头密封结构的漏率随时间的关系曲线。结果表明:初期,漏率随时间增长较快,随后增长越来越慢,最终趋于稳定。这一结论与实际检漏过程中的现象是一致的。     

磁力矩器强度计算分析及尺寸优化设计

磁力矩器是卫星的重要执行机构。为了保障其使用的可靠性,文章运用有限元分析的方法,计算磁力矩器的力学特性,同时采用材料力学和有限元计算的方法,对其进行优化设计,降低最大应力。计算结果表明:不均匀的温度场导致较大热应力。磁力矩器的危险部位主要集中在支架底座与螺栓接触面处,通过尺寸优化设计可以减小此处的应力。     

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。     

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。     

考虑在轨运动可靠性的空间机械臂关节力矩优化方法

提出一种考虑在轨运动可靠性的冗余度空间机械臂关节力矩优化方法。首先将机械臂操作空间中点到点的转移任务从笛卡尔空间转换至关节空间,利用七次多项式插值法对各关节变量进行参数化处理,获得粒子群算法的优化控制参数;与传统路径规划方法不同,将机械臂各关节力矩的均值和最小作为粒子群算法优化求解的目标函数;依据该目标函数以及相应优化控制参数,利用粒子群算法对空间机械臂运行轨迹进行优化求解,得到机械臂关节力矩均值和最小的运行路径。仿真实验表明,相比传统路径规划方法及以关节力矩二范数为目标函数的关节力矩优化方法,在降低冗余度空间机械臂关节力矩均值方面,文中方法分别减小了33.57%和10.47%;在降低关节力矩最大值方面,分别减小了43.25%和6.19%。     

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。     

45% SiCp/Al复合材料的微动磨损试验设计与验证

针对运载发射阶段卫星锁轴机构45%SiCp/Al复合材料与TC4材料之间可能存在的微动摩擦磨损与切向接触刚度问题，本文在调研和仿真分析的基础上，设计等效的扫频微动摩擦磨损试验系统。通过夹持力的标定保证最大影响因素接触应力的一致，采用扫频振动模拟摩擦副受载工况，并对45%SiCp/Al复合材料试件表面形貌进行振前振后检测。试验结果表明，45%SiCp/Al复合材料在较高的形状精度和表面粗糙度条件下，能够承受较大载荷的微动摩擦，摩擦副结合面具有良好的切向接触刚度。     

球窝喷管接触应力及摆动力矩计算

用有限元法对球窝喷管阳球体、承力球窝法兰进行了应力－应变分析，采用间隙元计算了球窝喷管阴阳球体间的接触应力，求出了其分界面法线方向的压力；在此基础上，推导了球窝喷管摆动摩擦力矩的计算公式，计算了球窝喷管的摆动力矩。