星箭分离面径向冲击预示的简化圆环分析方法

星箭分离冲击是航天器所经历的较为严酷的力学环境之一.为了预示星箭分离面的径向冲击响应,基于星箭对接框承受轴对称径向载荷的假设,提出一种简化的轴对称圆环振动模型,采用有限元法数值验证简化模型的有效性.采用星箭对接框的简化圆环方法,分析包带预紧力、对接框主要结构参数与冲击响应的关系,以及包带和卡块质量对冲击的影响.分析结果表明,分离面径向冲击随着包带预紧力增加而增大;考虑包带和卡块质量的影响,延迟对接框应变能释放时间.在保证星箭可靠连接和分离的前提下,减小包带预紧力、延长对接框应变能释放时间,是降低分离面径向冲击的有效手段.     

皮卫星及其星箭分离机构的热-结构耦合与间隙设计

对皮卫星与星箭分离机构进行了热结构耦合分析,以便合理地设计皮卫星与导轨面间的配合间隙,确保皮卫星安全可靠分离。在充分考虑皮卫星发射过程中卫星、地球、太阳三者几何关系的基础上,计算了皮卫星及其星箭分离机构在卫星发射过程中所吸收的外热流;通过有限元分析求解了卫星发射过程中的温度场和热变形情况。基于上述工作,设计了皮卫星与导轨间的配合间隙。分析结果显示:受冷黑环境和传导热流影响,卫星与导轨背阴面变形较大,但皮卫星外壳和导轨面总体并未发生大的扭曲形变;在600N和300N预紧力作用下,皮卫星与导轨面间的配合间隙最大变化量分别为62.3μm和63μm。根据分析结果合理选择了配合公差。得到的结果表明:皮卫星及其星箭分离机构在高低温试验后能正常分离,在轨星箭分离姿态与仿真结果吻合,实验结果验证了卫星与导轨间配合间隙设计的合理性,可用于指导皮卫星星箭分离机构的结构设计和热控制设计。     

包带式解锁支座的设计与试验

为了满足空间载荷在发射阶段的复杂动力学特性要求,并满足入轨之后的解锁分离,设计了一种爆炸螺栓驱动的包带式解锁支座,并对其进行了受力分析和爆炸螺栓拧紧力矩加载分析。建立了包带与支座的接触有限元模型,进行了预紧力加载分析和轴向拉伸载荷分析。由分析结果可知,包带上的应力分布沿着远离夹紧区域的方向逐渐减小,同时啮合区域的摩擦因数越大,包带的最大应力越小。分析了两种故障模式及其处理措施。振动试验表明：3个方向的均方根加速度放大倍率都很小,其一阶模态全部大于200Hz,满足刚度和承载能力要求;同时该装置解锁可靠性高,具有良好的冲击响应衰减特性。     

包带式星箭锁紧装置预紧力加载一致性试验研究

包带式星箭锁紧装置作为典型的星箭对接分离机构在航天领域应用广泛,某型包带式星箭锁紧装置要求两包带施加预紧力后的伸长量相差应不大于2 mm,预紧力相差不大于0.5 kN。通过工艺试验对专用加力设备在空载状态及带载状态加力一致性进行研究,通过调节液压泵打压速度和流量分配器开度,控制施加预紧力后的两包带伸长量相差在0.5 mm以内,摸清了包带预紧力加载一致性的工艺控制要素及参数。     

基于螺钉连接接触问题有限元分析的探讨

螺钉连接是典型的机械连接方式，连接面的接触问题是机械连接最常面临的问题。由于接触面的应力状态很难测定，属于接触非线性问题。本文利用有限元软件建立了两块螺钉连接的板结构有限元模型。基于所建立的有限元模型，本文运用Partran2003进行线性分析和ABAQUS6.4进行非线性分析，计算两块螺钉连接板的受重力变形情况。计算结果表明，用非线性方法分析得到的结果更合理．准确。提出对典型连接的接触问题，用非线性有限元分析的方法。     

旋转隔离装置滚动轴承承载特性仿真分析

基于赫兹接触理论分析了在旋转飞行器发射中2种典型高过载冲击工况下旋转隔离装置轴承内部载荷分布情况,并建立有限元模型,分析了轴承静、动态承载特性,得到了轴承零件的应力变化曲线,结果表明轴承最大接触应力在球上与内沟道接触区域.     

磨粒磨损中微观接触过程的有限元分析

分析了磨粒压入被磨损材料表面、磨粒在材料表面滑动和卸载脱离接触的过程,研究了这三个接触阶段材料表层的应力应变、接触压力和接触摩擦切应力特征。结果表明,微观接触过程不仅存在材料的非线性作用和摩擦接触的状态非线性作用,而且存在着由于材料表面变形引起的几何非线性作用,被磨损材料表层的应力应变和接触压力的分布和大小与材料表面变形过程有关。     

WR-CVT弯曲钢丝绳非连续接触钢丝应力及变形分析

针对WR-CVT钢绳环绕轮弯曲过程中,非连续金属块与钢绳环之间的受力问题,建立了WR-CVT钢绳环与金属块的不连续接触几何模型及Abaqus有限元分析模型,分析了非连续金属块与钢绳环之间的几何接触位置,研究了变速过程中钢绳环内部钢丝的应力和变形特点。结果表明:在钢绳环与非连续金属块边缘接触处钢丝出现应力集中现象,最大von Mises应力为1 273 MPa,大于绳股该截面处其他钢丝的应力;在非边缘接触处,股内钢丝应力分布较为均匀,最大von Mises应力为745.6 MPa;钢绳环在绕轮弯曲过程中,钢丝间存在变形差,最大差值为0.028 mm,而且同根钢丝在不同截面处的变形量也各不相同。因此,钢绳环在带轮弯曲非连续段,钢丝应力波动较大,变形不均匀,此时钢丝之间的滑移加剧,变速过程中较易发生故障。     

偏心圆柱凸轮与轴管液力连接应力和变形分析

根据弹性力学中复势表示的应力和变形方程,选取适当复势,确定边界条件,得到了正交曲线坐标下偏心圆柱凸轮液力连接过程中的径向应力、环向应力和剪应力及径向、环向、x向和y向的变形公式。液力连接中轴管膨胀作用下,偏心圆柱凸轮壁厚最薄处外表面点环向应力系数最大为4.85。当极角大于152°时,外表面的环向应力系数大于内表面的。50 MPa液压压力作用下,内、外表面环向变形最大值分别为2.49μm和8.27μm,位于极角42°和62°处。径向和y向变形在壁厚最小处最大,分别为23.15μm和21.46μm。内、外表面x向变形最大值分别为16.59μm和12.15μm,位于极角114°和96°处。液力连接过程中偏心圆柱凸轮环向应力和变形随载荷线性增加。偏心圆柱凸轮环向应力的解析解和数值解相差较小。偏心圆柱凸轮液力连接过程中受内压作用,应力、变形计算公式为该类零件的失效分析提供理论基础。     

非火工包带式星箭分离技术研究进展

对目前国际上几种较为典型的非火工包带式星箭分离装置的研究状况进行了综述,按照包带连接位置和解锁方式的不同对其进行了分类。主要针对熔断式、形状记忆合金式、电子触发式、热电螺母触发式和电机驱动式包带分离装置的工作原理、主要性能特点和应用背景等进行了简要的分析,指出其潜在的问题与优势。介绍了国内学者对非火工包带分离装置的研究现状,对未来高性能非火工包带式分离装置应用新材料、新型电子装置及直流电机的发展趋势做出了预测与展望,为设计新型装置提供思路。     

无气轮胎几何非线性的有限元分析

为了获得无气轮胎在静态固定载荷下的材料与变形特性,利用有限元几何非线性理论对其进行了非线性大变形接触分析.建立了无气轮胎与硬路面的三维有限元模型,在模型中考虑了轮胎的几何非线性、材料非线性及轮胎接触非线性,计算了无气轮胎在径向位移下的变形情况、应力分布和接地压力、径向刚度等.分析结果可作为无气轮胎的设计及优化依据.     

发射载荷作用下履带车底盘静态强度分析

以某履带车底盘强度设计为研究背景,利用有限元法研究发射载荷作用下底盘的应力和变形分布规律.通过经典算式和有限元两种方法计算了悬挂系统的等效刚度,计算结果基本一致;根据履带、负重轮、车体等的实际结构进行了有限元网格划分,利用Druker-Prager模型模拟土壤的非线性本构关系;定义边界条件、连接关系和发射载荷,利用数值计算的方法获得了履带式底盘的应力和变形,为该类系统的结构设计提供了理论依据.     

复合材料层合板连接件应力分析

复合材料广泛应用于飞机结构中,各部件间的连接主要通过机械紧固件实现。紧固件连接时需要在复合材料上开孔,会导致孔附近的应力集中,同时会破坏纤维的连续性,这便削弱了复合材料结构的承载能力,直接影响飞行安全与使用寿命。基于有限元软件ANSYS,应用参数化设计语言APDL,考虑接触非线性影响,建立了单钉单剪连接件的三维模型,计算连接件的变形及应力分布,为后续复合材料连接件强度分析提供支撑。     

法兰环切口对连接力学行为的影响分析

按工程简化方法设计的法兰连接结构偏于保守,不能满足结构轻量化的设计要求.根据受载时法兰环中应力分布不均匀的情况,可以通过在法兰环上预制切口提高结构效率,为研究在法兰环上预制切口对连接力学行为的影响,采用三维非线性有限元法,对三种带切口和无切口法兰进行力学分析和讨论.研究结果表明,预制切口对连接力学行为有影响;预制切口后,局部连接刚度改变,法兰弯曲和扭转变形增大,连接面张口间隙和弯曲应力均增大,切口体积是影响上述变化的主要因素;预制切口对接触面应力分布有影响,切口能够改善接触应力的均匀化程度.     

弹塑性接触问题的有限元法分析

前言在机械产品设计制造中,经常遇到大量的接触问题。例如:齿轮的啮合,轮毂和轴的组装,压力容器法兰联接,透平叶根榫头的连接,电机组合转子的组装,机器中轴承的接触等等。长期以来,接触体应力和变形分析就是一个重要的课题。早先,人们对一些简单的弹性接触问题曾用数学分析的方法求出精确解。但是,对于接触问题,尤其是弹塑性接触问题(它是几何非线性和物理非线性的联合非线性问题),如果直     

滚动轮胎接地性能有限元分析

为深入理解轮胎滚动运动学机理，建立了轮胎在平面上滚动的三维非线性有限元模型。在模型中考虑了轮胎的几何非线性、材料非线性以及轮胎接触非线性，计算了子午线轮胎195／60R14在不同速度滚动时的变形情况、接地区压力分布、摩擦力分布、带束层应力分布等滚动特性。重点对轮胎胎面的变形情况进行了分析，为轮胎结构设计、振动与噪声分析提供了依据。     

底排螺纹强度与变形的有限元分析

针对底排螺纹连接的特点,提出了以位移一应力计算获得旋紧扭矩-位移曲线,再以给定扭矩确定位移,根据位移计算应力的分析策略,建立了底排螺纹有限元模型,利用有限元非线性接触分析,给出了在给定扭矩下螺纹的应力和变形的计算方法,分析了基于强度的某型底排弹的维修可行性.所述方法为螺纹连接的扭矩一螺牙强度分析提供了一条途径.     

法兰套接触有限元分析

接触问题是一种典型的边界条件非线性问题,接触体的接触面积和压力分布随外载荷变化而变化。在分析接触问题时,使用Abaqus/standard模块,能正确模拟接触的过程,判断接触状态、输出接触压力、接触面积、能量的变化、局部方向的摩擦剪应力和相对切向滑移。通过对螺钉连接的法兰套和支座的接触分析,得到螺钉、法兰套和支座变形程度和应力大小,以便于正确施加螺钉夹紧力。     

垂直轴风机圆锥滚子轴承有限元分析

基于有限元法在接触问题中的应用,对垂直轴风机顶部双列圆锥滚子轴承进行非线性分析.以轴承外圈的内表面和内圈的外表面为目标面,以滚子为接触面创建接触对。得到轴承Mises应力趋势及接触应力的变化规律,最大应力值出现在距外载最近的滚子上。对最大承载滚子环向接触应力的路径分析表明,应力分布曲线呈抛物线状,符合赫兹弹性体接触理论的分布规律。     

带束层对滚动轮胎纵滑特性影响的有限元分析

以子午线轮胎195/60R14为例,建立了轮胎在平面上滚动的三维非线性有限元模型。在模型中考虑了轮胎的几何非线性、材料非线性以及轮胎接触非线性,计算了轮胎在滚动状态下带束层帘线角度对轮胎变形、接地区压力分布、摩擦力分布、带束层应力分布等滚动特性的影响,为轮胎结构设计、振动与噪声分析提供了依据。