运载器多层波纹管路的强度和疲劳寿命分析

发布时间：2017-10-10 16:09

  本文关键词：运载器多层波纹管路的强度和疲劳寿命分析

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【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。
【关键词】：多层波纹管路 疲劳寿命 随机振动 非线性有限元 动力冲击 随机振动
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V415
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 运载器的发展历程8-9
• 1.2 疲劳概述9-11
• 1.2.1 疲劳破坏9-10
• 1.2.2 一般的疲劳寿命估算方法10
• 1.2.3 疲劳累积损伤理论10-11
• 1.2.4 随机振动下的疲劳寿命估算方法11
• 1.3 波纹管概述11-12
• 1.3.1 波纹管特性11-12
• 1.3.2 波纹管的疲劳寿命研究现状12
• 1.4 本文主要工作12-14
• 2 运载器管路的有限元模型14-19
• 2.1 模型的建立14-15
• 2.2 网格划分15-17
• 2.3 材料属性17
• 2.4 荷载工况17-19
• 3 管路在高温、常温、低温下的静力、动力分析19-39
• 3.1 静力分析19-32
• 3.1.1 不同温度条件下管路的应力云图19-23
• 3.1.2 不同温度条件下波纹管应力分析23-26
• 3.1.3 不同温度条件下监测点的应力曲线26-28
• 3.1.4 壳单元与实体单元的比较28-30
• 3.1.5 不同加载顺序的影响30-31
• 3.1.6 静力分析结果小结31-32
• 3.2 管路进入塑性状态下的动力冲击分析32-39
• 3.2.1 管路应力分析32-35
• 3.2.2 监测点加速度响应、应力应变分析35-37
• 3.2.3 动力冲击结果小结37-39
• 4 管路随机振动与疲劳寿命分析39-56
• 4.1 扫频分析39-42
• 4.2 管路进入塑性状态下的随机振动分析42-50
• 4.2.1 监测点A1-A8的加速度响应43-46
• 4.2.2 监测点E1-E12的Mises应力、RMises应力及应力功率谱密度图46-50
• 4.3 管路疲劳寿命的初步估算50-56
• 4.3.1 动力冲击下的疲劳寿命50-52
• 4.3.2 随机振动下的疲劳寿命52-55
• 4.3.3 疲劳寿命小结55-56
• 结论56-57
• 下一步工作展望57-58
• 参考文献58-61
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况61-62
• 致谢62-63

【参考文献】

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1 李德雨,马伟,李济顺,钟玉平;基于ANSYSWorkbench的多层波纹管自振频率计算[J];矿山机械;2005年06期

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本文编号：1007300