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运载器多层波纹管路的强度和疲劳寿命分析

赵永亮  
【摘要】:具有耐腐蚀、耐高温、耐冲击、高强度等优点的多层波纹管是一种多功能的零部件,被广泛地应用在航天航空领域。作为运载器的气体和液体燃料输送管路,多层波纹管路是运载器运输系统重要的组成部分,它的重复使用能够有效的节约经济成本,因此要求波纹管路具有很好的强度、韧性和动力性能。本文针对某型号运载器的燃料输送波纹管路,使用有限元分析软件ABAQUS6.9,分别对填充高温、常温和低温推进剂的一次完整工作周期内的波纹管路进行了静力分析、动力分析、扫频分析和随机振动分析,.动态响应分析难度高、计算量大。在此结果基础上,使用应变疲劳寿命预报理论、Miner线性累计损伤理论分析了管路在静动态、随机振动条件下的疲劳寿命。结果表明:(1)受到1MPa静态内压时,在弯管内侧,两端的接头处,直弯和弯管焊缝连接处,下端波纹管与弯管的连接处出现了塑性区域。(2)受到1.7MPa动态冲击内压时,下波纹管上端和直管弯管的连接焊缝处,最大Mises应力值达到断裂极限。(3)受扫频激励和随机振动激励时,管路的响应以纵截面的法线方向为主,管路更容易发生侧向摆动。(4)管路在填充常温推进剂,0.5MPa静态内压,1.7MPa动态冲击荷载作用下的疲劳寿命为57次。本文涉及了本构、边界非线性问题,建立了波纹管路疲劳设计理论模型,提出了相应的数值分析方法和疲劳寿命预报方法,为工程的实际应用和设计提供了重要技术依据。


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