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《軟金屬密封結(jié)構(gòu)密封性能數(shù)值仿真研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、第38卷第3期火箭推進Vo1．38，No．32012年6月JOURNALOFROCKETPROPULSIONJun．2012軟金屬密封結(jié)構(gòu)密封性能數(shù)值仿真研究黃其殷，白旭東，李妙婷(西安航天動力研究所，陜西西安710100)摘要：針對液氧煤油發(fā)動機管路中廣泛應(yīng)用的軟金屬密封結(jié)構(gòu)，采用單邊接觸模型和材料彈塑性模型相結(jié)合的方法，通過有限元軟件Nastran隱式非線性模塊對其進行數(shù)值仿真。得到并分析了結(jié)構(gòu)應(yīng)力、位移及接觸應(yīng)力等相關(guān)參數(shù)。結(jié)果表明，軟金屬密封結(jié)構(gòu)在45MPa內(nèi)壓下，結(jié)構(gòu)強度滿足使用要求，密封面接觸應(yīng)力大于300
2、MPa，密封安全系數(shù)大于1．67。關(guān)鍵詞：軟金屬；密封；數(shù)值仿真；非線性模塊中圖分類號：V434．1—34文獻標識碼：A文章編號：1672—9374f2012)03—0029—05NumericalsimulationofsoftmetalsealingperformanceHUANGQi—yin，BAIXu—dong，LIMiao-ting(Xi’anAerospacePropulsionInstitute，Xi’an710100，China)Abstra~：Thesoftmetalsealingstructurew
3、idelyusedinLOX／kerosenerocketenginewasnu—mericallysimulatedbymeansoftheNas~animplicitnonlinearmoduleandthemethodwhichtom—binesthecontactmodelandmaterialelastic—plasticmode1．Therelevantparameterssuchasstructurestress，displacement，contactstressandSOonareanalyzed．T
4、heresultshowsthattheintensityofthesoftmetalsealingstructurecansatisfytherequirementofapplicationwhenitisatthepressureof45MPa，thecontactstressofthesealingsurfaceisabove300MPa，andthesealingsafetyfactorismorethan1．67．Keywords：softmetal；sealing；numericalsimulation；n
5、onlinearmodule煤油發(fā)動機的高壓氣路和高壓液路接頭，其密封0引言可靠性是確保發(fā)動機正常工作的重要基礎(chǔ)之一。較以往發(fā)動機球面密封結(jié)構(gòu)，軟金屬密封結(jié)構(gòu)通由于發(fā)動機工作條件十分惡劣，在其工作條過采用不同材料的密封墊，適用于一190℃低溫液件下應(yīng)滿足密封無泄漏、結(jié)構(gòu)可靠、質(zhì)量小、拆氧、常溫燃料及500℃高溫燃氣等工作環(huán)境，在卸方便、制造成本低、互換性好及多次使用的要使用中表現(xiàn)出良好操作性、密封性及抗震性。求【lJ。軟金屬密封結(jié)構(gòu)應(yīng)用于高壓補燃循環(huán)液氧國內(nèi)外學者通過商業(yè)有限元軟件ABAQUS和收稿日期：2012—03
6、—16；修回日期：2012—05—18基金項目：國家“863”項目(2005AA722063)作者簡介：黃其殷(1983-)，男，助理工程師，研究領(lǐng)域為液體火箭發(fā)動機總體設(shè)計火箭推進2012年6月ANSYS對航天器氧系統(tǒng)和燃料系統(tǒng)管路密封結(jié)構(gòu)與球面密封相比，在工程應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)軟金屬密封性能進行了仿真分析。針對軟金屬密封結(jié)密封具有以下優(yōu)點：構(gòu)，將通過有限元軟件NASTRAN隱式非線性模1)使用溫度范圍廣，可在一182oC液氧溫度，塊，建立起軟金屬密封結(jié)構(gòu)接觸和材料彈塑性有500℃富氧燃氣環(huán)境下正常工作；限元模型，并對其密封
7、機理和密封性能進行仿真2)管路通徑應(yīng)用范圍廣，從4mm小通徑管分析。路到32mm通徑管路均可保證可靠密封；3)重復使用性強，軟金屬強度遠小于接頭1密封結(jié)構(gòu)組成強度，不會損傷接頭密封面，因此每次拆裝只需更換密封墊即可多次重復使用；軟金屬密封結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括凹臺階接4)良好的加工性，軟金屬密封結(jié)構(gòu)中，凸、頭、軟金屬密封墊、凸臺階接頭及外套螺母4個凹臺階接頭的配合面較長，在裝配時起導向作零件，在凹臺階接頭和凸臺階接頭密封面上開有用，可防止因裝配偏差造成密封墊受力不均而影v型密封槽。響密封性能，不需要特殊精加工；常用的球面
8、密封結(jié)構(gòu)如圖2所示，由凹球面5)良好的抗震性，密封墊塑性變形后，填接頭、外套螺母及凸球面接頭組成。充導向配合間隙，使凸、凹臺階接頭配合非常緊密，整個密封具有良好的抗震放松能力。2數(shù)值模型與計算方法凹臺階接頭、凸臺階接頭及外套螺母材料為高強不銹鋼，彈性模量E=210GPa，泊松比／x=0．3，0-o2=980MPa；軟金屬密封墊為經(jīng)
