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        異形真空室殼體的結構強度分析

        發布于:2016-02-25 20:06
        強度分析

              薄壁盒形真空室殼體在航天產品中應用的越來越多,其主要功能是為內部部件提供一個密閉的真空環境和可靠的結構支撐。盒形殼體雖然制造復雜,耗費金屬材料較多,但殼體內部可利用的空間大,布局緊湊,是航天產品小型化的必然選擇。真空室殼體設計方法分為規則設計CDesignbyRule和分析設計CDesignbyAnalysis,前者基于“彈性失效”準則,是結合經典力學理論的一種經驗設計方法,后者基于“彈塑性失效”準則,其理論基礎是板殼力學、彈性與塑性理論及有限元分析法,可以計算得到結構各部位的應力和變形團。以探月質譜計真空室殼體設計為背景,分別采用規則設計和分析設計兩種方法進行了殼體強度分析校核,得到應力分布情況,并利用Ansys參數化設計對殼體壁厚進行了優化,使材料得到了有效地利用。
              真空容器的設計壓力應等于大氣壓lOS Pa,盒形殼體厚度可以按矩形平板計算。給出的計算公式,其適用條件是板周邊固定,受外壓為0.1MPa,水壓試驗用壓力水為0.196MPa(真空容器通常要做水壓試驗)式中知,殼體實際壁厚S。一殼體計算壁厚C,B-矩形板的窄邊長度,彎曲時許用應力。軋鋼和鑄鋼的彎曲許用應力通常規定與簡單拉伸壓縮時用的許用應力相同。當做水壓試驗時,矩形板的應力憑一常溫下材料的屈服限,可見滿足水壓試驗要求。由上述計算得到真空殼體壁厚選擇0.7mm及以上厚度,可以滿足地面調試的強度要求。探月質譜計真空室采用薄壁盒形殼體結構,如圖所示。
              真空容器為一體沖壓拉伸成形,保證功能實現的前提下,減少了焊縫,樣不僅提高了結構的可靠性,而且簡化了后期的檢漏工作。各面連接處均留有R6的圓角。殼體上蓋板在內部部件最終調試完成后,采用電子束焊與殼體連接,焊接處采用擴口處理,降低焊接難度,確保焊縫能夠可靠密封。殼體材料采用316不銹鋼(國內牌號為022Cr17Ni12Mo2),該材料出氣率低、可焊性好,氣密性好。其抗張強度,屈服強度,彈性模量210000MPa,泊松比0.278。


                                                                                          專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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