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。     

动态新闻

<正>中国航天科技集团研发国内最大空间环境模拟器据中国航天报2013年11月7日报道,近日,由中国航天科技集团公司五院自主研发的国内最大空间环境模拟器KM8在五院天津滨海航天城超大型航天器AIT中心厂房内正式动工开建。KM8空间环境模拟试验设备为立式容器,将在大型真空容器空心法兰结构设计、不锈钢板式热沉研制、真空抽气方法优化技术、大载荷水平调节系统等方面实现多     

整星热试验容器强度及稳定性分析设计

空间环境模拟器真空容器结构设计必须考虑外压载荷和设备载荷,进行详细的结构力学分析计算,使其结构安全可靠。文章采用有限元方法计算分析了容器的强度和稳定性,获得了复杂结构载荷下的应力和临界屈曲压力,在此基础上对容器进行了强度和稳定性评价,所得结果可为容器结构设计提供可靠的依据。     

使用太阳模拟器进行热平衡试验的附加外热流影响分析

航天器的结构复杂化与表面热光学性能差异,使得航天器热平衡试验中对大型太阳模拟器的需求越来越大。文章根据离轴式太阳模拟器的结构,分析了使用太阳模拟器进行热平衡试验时,真空容器中附加外热流的来源及其对试验的影响,并通过建立热控星模型和容器与热控星的联合模型进行仿真计算,给出温度分布结果,进而提出相应的试验设计改进建议。     

大型空间模拟器封头的屈曲分析

封头是大型真空容器的重要组成部分,其主要破坏形式是产生屈曲,所以在真空容器的设计中必须对封头的屈曲特性进行分析。文章采用有限元法建立某大型空间环境模拟器的封头模型,通过有限元线性分析与非线性分析计算结果和经验公式计算结果相比较得到临界载荷,证明利用有限元方法来分析封头的屈曲特性具备可靠性和可行性。文章所得到的结论可为实际设计工作提供参考。     

对俄出口GVU-600空间环境模拟器研制

GVU-600空间环境模拟器是我国首次为俄罗斯研制的一台航天专用设备,它可以模拟真空、冷黑和太阳辐射3项空间基本参数,主要用于进行卫星热平衡、热真空试验。该设备为卧式圆柱结构,容器内径8 m,总长13.5 m,容积600 m3,极限真空1.4×10-5 Pa,热沉温度-190 ℃。文章主要对该设备的技术指标、系统组成及功能进行了介绍,并给出了研制结果。     

航天器真空热试验中附加热流的分析及对策

航天器在空间环境模拟器内进行真空热试验时,各种非热沉结构均会产生附加热流。附加热流会造成热平衡试验中背景热流偏大,影响对整器热设计的验证;也会造成无法满足真空热试验所需的低温维持和降温速率要求,影响对航天器环境适应性的有效考核。文章分析总结了空间环境模拟器内造成附加热流的主要因素,提出了相应的改进措施,其中部分措施在试验中已成功应用。     

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。     

“鑫诺一号”卫星真空热试验介绍

“鑫诺一号”卫星在法宇航中心的空间环境模拟器中历时20天完成了真空热试验(包括热平衡试验和热真空试验)。文章对“鑫诺”卫星及空间环境模拟器作了简要说明,分析了试验的目的和要求,介绍了试验的过程和结果,并与我国同类试验进行了比较。     

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。     

吉时利2750在真空热试验测量系统中的应用

真空热试验测量系统是空间环境模拟设备的重要分系统.文章对真空热试验测量需求进行了简单介绍,对采用吉时利2750数字多用表实现的1000点测量系统进行了说明,主要包括:测量系统的结构设计和通讯方式选择、测量信号输入多路转换开关的选择、测量信号输入分线箱设计,提出了一种多主机并行的快速测量方法,并给出了测量参数.应用结果表明:该系统运行稳定可靠,测量数据准确无误.     

新型空间环境模拟器气氦制冷系统的研制

文章介绍了载人航天空间环境模拟器的气氦制冷系统。对其设计指标、工作原理及关键部分的研制作了具体说明,并与国内外同类的空间环境模拟器气氦制冷系统进行了比较。     

临近空间地面模拟装置等离子体源仿真研究

为了指导临近空间地面模拟装置中等离子体源结构设计及等离子体环境参数优化,围绕相关指标体系要求,采用数值模拟方法,分析临近空间等离子体环境地面模拟装置中的射流等离子体与下游目标模拟体相互作用。通过研究射流入口处等离子体状态与下游等离子体对钝体包覆效果的依赖关系,明确了影响包覆特性的关键等离子体参数、重要外控参量,及其对下游目标模拟体包覆特性的影响规律。仿真结果表明：相对于其他因素,射流入口的半径、气体流速、速度偏角、气体温度、钝体直径、环境背压等工况对有效实验区长度及厚度参数的影响较大。相关结果对于临近空间等离子体环境地面模拟装置中等离子体源优化设计及等离子体环境参数定向调控具有指导和借鉴意义。     

应用SolidWorks的焊件功能实现对空间环境模拟器热沉的快速建模

热沉是空间环境模拟设备的重要组成部分,其主要功能是实现冷黑环境模拟。由于热沉的独特结构,传统的从零件到装配体的热沉三维建模过程繁琐且效率低下。文章介绍应用SolidWorks三维设计软件的焊件功能实现对热沉的快速建模方法。通过某环模设备热沉的建模过程,详细描述了这种快速建模方法的步骤及要点。     

空间环境模拟器内液氮冷管密封技术

针对空间环境模拟器内活动热沉供液管道密封的真空、低温要求,从密封技术的机理出发,分析了软金属密封、温度作用下的复合密封、特型金属密封等几种密封技术的优缺点,提出了相应的改进方法。     

一个地空导弹武器系统干扰环境数字仿真器的设计

分析了在现代战争环境下，地空导弹武器系统面临的干扰环境；提出了地空导弹武器系统干扰环境数字仿真器的设计方案和功能构成，探讨了仿真器设计中的一些技术问题，并依此用Ｃ语言实现了一个干扰环境仿真器的设计。     

大型空间模拟器方舱门制造工艺制定与实施

方舱门是用于载人试验时,供航天员和救生员的进出通道,要求开启方便迅速,其结构有特殊性,在进行加工制造时采用了一些特殊的工艺.文章介绍了方舱门加工制造过程中的工艺制定以及实施情况.     

重力式自循环系统中热沉结构设计方法研究

文章对空间环境模拟器中的重力式自循环系统进行了介绍,分析系统的工作原理,明确了热沉管内流体的流动状态。对重力式自循环系统中的热沉结构设计方法进行研究,给出理论计算公式和热沉结构的设计流程。最后,根据确定的外流程输入条件,计算出热沉支管直径和支管热负荷随体积含气率的变化曲线,对重力式自循环系统的热沉结构设计提供了参考依据。     

基于IVI驱动的真空热试验数据采集系统软件开发

目前国内大型空间环境模拟器配备了多种型号的数据采集系统,主要负责完成对多种数据信号的综合测试。文章以Keithley 3706数据采集系统为设计对象,在VB6.0的开发环境中设计了基于IVI驱动的数据采集软件,给出了IVI驱动的设计过程及软件代码。实践表明,IVI驱动的引入提高了数据采集系统的开发效率,降低了研制成本,实现了数据采集系统的硬件无关性。