镁合金承压舱体结构应力和变形计算

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1、内容提要薄壁结构在对重量有严格要求的工程领域有广泛的应用。导弹的弹头、弹舱都为薄壁壳体结构形式，既减轻结构重量又能使内部空间较大，以提高飞行器性能又能装载更多有效载荷，所采用的结构材料大多为铝合金、镁合金或钛合金轻质金属材料。本文针对在不同外部压力作用下的一种镁合金薄壁曲线舱体，进行其壳体结构静态应力和变形计算。应用SolidWorks2009软件构建结构实体模型，用其Simulation模块建立结构的有限元分析模型，进行外压载荷作用下壳体结构的应力和变形计算。计算和分析可为镁合金薄壁曲线舱体结构设计改进提供一定指

2、导。关键词镁合金薄壁舱体；壳体结构；应力和变形；SolidWorks2009;有限元分析；I目录一．引言１1．1SolidWorks软件简介１1.2Simulation介绍１二、设计任务５2.1设计要求５2.2选题的意义６三、设计内容７3.1实体建模７3.2实体模型在固定大端的情况下应力和变形求解１０3.3实体模型在其他不同外压下求解２１3.4实体模型在固定小端的情况下应力和变形求解２６3.5实体模型在其他不同外压下求解四、结果分析３２五、结束语３３致谢３４参考文献３６I郑州航空工业管理学院机电工程系本科毕业论文镁

3、合金承压舱体结构应力和变形计算1引言1.1SolidWorks软件简介SolidWorks一款基于Windows平台的智能型高级CAD／CAM／CAE组合3D设计软件。功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks的三大特点，使得SolidWorks成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。在业界，SolidWorks已成为的主流软件，被

4、称为“3D机械设计方案的领先者”，并逐步成为三维机械设计软件的标准。通过SolidWorks可以很方便地完成各种复杂模型的设计，并且，它采用Parasolid(以边界表示的实体建模模块)作为几何平台、以尺寸约束管理器(DimensionalConstraintManagers，DCM)作为约束管理模块，底层功能得到专业机构的支持，技术上相对成熟、运行稳定。SolidWorks软件以其优异的性能、易用性和创新性，极大地提高了机械设计工程师的设计效率和质量，目前已成为3DCAD软件市场的标准1.2Simulation介

5、绍Simulation主要包括三个部分：·６３·郑州航空工业管理学院机电工程系本科毕业论文前处理模块，分析计算模块和后处理模块。其中前处理模块主要包括:模型处理、定义分析类型、添加材料属性、施加载荷、网格划分。后处理主要是对结果进行分析。•模型处理在分析之前，需要对模型对模型进行相应的简化与处理，以满足网格划分的要求。这种修改包括特征消隐、理想化或消除等方法。利用这些处理可简化网格，保证网格顺利划分。•新建算例要生成算例，右键单击SimulationAnalysisManager树中的顶部图标，然后单击“算例”，按

6、照网格类型、分析类型和属性定义算例。•添加材料属性在右击SimulationAnalysisManager树中“实体/壳体”中定义材料，打开对话框，可从SolidWorksSimulation材料库中选取，用户还可以自定义。•定义约束和载荷用户可通过“载荷与约束”添加所需的载荷和约束形式，Simulation提供了丰富的载荷于约束形式。•网格划分用户根据需要选择合适网格大小与精度，进行网格划分。•计算求解•结果后处理运行完成后，“结果”文件夹将出现应力、应变、位移及频率和振型等图解，用户还可根据需要添加其他的图解（

7、如安全系数图解）。·６３·郑州航空工业管理学院机电工程系本科毕业论文静态算例分析计算位移、反作用力、应变、应力和安全系数分布。在应力超过一定水平的分布，材料将失效。安全系数计算基于失效准则，软件提供了四种失效准则。2设计任务2.1设计要求2.1.1设计参数要求（1）壳体长度为780mm，壁厚δ=6mm，大端口外径Φ534mm，小端口外径Φ440mm；纵向内壁环肋两道：宽度30mm、高10mm。其它见结构图。（2）采用铸造镁合金ZM-5-T6做为壳体设计材料，材料的力学特性为：бb≥230MPa，σs≥110MPa,

8、E=42000MPa，G=16000MPa，μ=0.32，ρ=1.81g/cm3。2.1.2设计计算要求（1）用SolidWorks有限元分析软件，对薄壁壳体进行应力和变形计算分析。（2）壳体两端用不同边界条件进行适当约束，比较不同边界约束的影响。（3）选择不同外部均匀压力P=1MPa、1.2MPa、1.5MPa、1.60MPa1.70MPa、1.75MPa