本文關(guān)鍵詞：航天用燃氣閥波紋管組件剛度與疲勞壽命分析

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【摘要】：燃氣閥波紋管組件是航天發(fā)動機的重要部件之一。波紋管燃氣閥是航天發(fā)動機的重要部件之一，其工作時往往處于高壓、高溫的極端物理環(huán)境中，發(fā)生故障概率較大。而波紋管燃氣閥的核心零件是金屬波紋管，，是一種軸對稱管狀殼體。因此針對波紋管的強度、穩(wěn)定性校核和疲勞壽命估測具有重要工程實際意義。本文針對燃氣閥波紋管組件的可靠性問題，建立了符合波紋管成型工藝的有限元模型，深入研究了波紋管的軸向剛度、壓力穩(wěn)定性、疲勞壽命。本文主要內(nèi)容如下： 基于波紋管成型原理、工藝水平、壁厚減薄理論和有限元理論，建立了波紋管的壁厚指數(shù)減薄有限元模型。該模型考慮了波紋管由于加工工藝引起的壁厚減薄，并通過與波紋管國際標(biāo)準(zhǔn)減薄方法對比驗證了模型的適用性與合理性。 基于波紋管壁厚指數(shù)減薄模型，深入研究了波紋管的軸向剛度和內(nèi)、外壓力穩(wěn)定性。在剛度分析的結(jié)果上確定了合適的壁厚減薄指數(shù)x，使波紋管組件軸向剛度誤差控制在2%以內(nèi)。并針對內(nèi)、外壓失穩(wěn)問題，分別確定了適用的失穩(wěn)判定方法。 基于Miner線性累積疲勞損傷理論、單軸疲勞理論和多軸疲勞理論，深入研究了波紋管組件的疲勞壽命。分別采用帶有平均應(yīng)力修正的Manson-Coffin公式和多軸疲勞模型預(yù)測了波紋管組件壽命。通過壽命結(jié)果對比分析了各疲勞模型對波紋管組件的適用性，并確定了適用于燃氣閥波紋管組件的壽命預(yù)測模型。 基于波紋管壁厚指數(shù)減薄模型，深入分析了波紋管結(jié)構(gòu)參數(shù)（軸向參數(shù)、徑向參數(shù)和壁厚參數(shù)）對波紋管在軸向位移載荷和壓力載荷下應(yīng)力分布的影響，為波紋管設(shè)計、使用提供參考。 利用ANSYS軟件以及APDL語言開發(fā)了波紋管參數(shù)化建模與分析程序。該程序能有效實現(xiàn)不同尺寸、層數(shù)、材料、成型工藝、工況下波紋管的分析研究。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V431

【參考文獻】

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本文編號：1176496